[发明专利]石墨烯超柔矿物绝缘防火电缆

说明书

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体的说是涉及一种石墨烯超柔矿物绝缘防火电缆。

背景技术

传统绝缘电缆的结构一般为两层，内层为金属导电层，外层为非金属绝缘层。这样的电缆只能用于普通场所，并且具有绝缘层易燃，易老化，难以耐受高温，使用寿命短等缺点。

电缆中通常采用铜作为导电层，而铜本身容易受到氧化和腐蚀，并且铜的质地较软，延展性不佳。现有技术中，为了解决铜被氧化和腐蚀的问题，通常在导体铜的表面进行电镀处理，镀上一层抗氧化的材料。然而这种电镀技术造成了电缆生产成本的提高，且容易污染环境。为了增强电缆的延展性，可在导体和绝缘层之间设置耐弯曲、具有良好延展性的材料层。然而这种材料需要考虑成本和性能，不易于寻找。因此，目前市面上的绝缘电缆一般难以同时具有良好的导电性和较强的阻燃性。

石墨烯是一种二维材料，由纯碳原子组成。其分子结构致密，除了氢原子以外的物质均不能透过。因此耐酸、耐氧化。在所有材料中，其具有最高的载流子传输速度，其电子传导率15000cmol/L/(V.s)，超强的耐大电流能力，是一种优良的导体。此外，石墨烯材料可以很好的混合到其他材料中，使得合成的材料具有好的耐腐蚀、耐磨性。

石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小，同时，石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/(m·K)，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/(V·s)，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。

在通信领域中，某些电缆还要求具有较高的抗干扰性，而常规的电缆一般都有设置有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层，以达到均化电场的效果。然而现有的屏蔽层通常是在橡胶中添加导电碳黑。碳黑颗粒的分布、尺寸以及碳黑和橡胶的融合程度都影响着抗干扰效果。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种石墨烯超柔矿物绝缘防火电缆。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：石墨烯超柔矿物绝缘防火电缆，该电缆包括：

护套，所述护套置于最外层，该护套为无卤低烟阻燃聚烯烃护套；

铜带连锁铠装层，所述铜带连锁铠装层置于护套内；

隔离层，所述隔离层置于铜带连锁铠装层内，该隔离层为陶瓷化聚烯烃隔离层；

至少一个电缆线芯，所述电缆线芯的外层和中间层分别是陶瓷化聚烯烃绝缘层、合成云母绕包耐火层，最内层为铜导体；

所述陶瓷化聚烯烃绝缘层的环面上设置有石墨稀导体，所述石墨稀导体呈圆环形阵列式分布于陶瓷化聚烯烃绝缘层内；

所述电缆线芯置于隔离层内，在所述电缆线芯与所述隔离层之间的间隙处填充有玻璃纤维绳；

所述玻璃纤维绳外层绕有至少一层的玻璃纤维带。

进一步的，所述铜带连锁铠装层为铜层或铜铝合金层或铝层。

进一步的，所述铜导体包括叠紧在一起的多根铜丝。

进一步的，所述电缆线芯设有五根，其呈环形阵列置于隔离层内。

进一步的，所述玻璃纤维带设有两层，两层玻璃纤维带呈编织状将玻璃纤维绳束紧。

一种电缆线芯，包括石墨稀导体，所述石墨稀导体包括以下质量份的材料：

石墨稀99％；

导电胶1％。

一种电缆线芯制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：石墨稀导体的制备，将质量份为99％的石墨稀粉末与质量份为1％的液体导电胶1％混合搅拌，通过挤出工艺制备石墨稀导体线体；

步骤二：铜导体通过外皮包覆技术置于合成云母绕包耐火层内，形成内层线芯；

步骤三：将步骤二中的内层线芯置于倒胶模的中心处，倒胶模为夹模，将步骤一的若干石墨稀导体线体摆成环阵列于倒胶模内，通过倒模的方式制备陶瓷化聚烯烃绝缘层；

步骤四：固化后，取出步骤三中的成品，即为电缆线芯。