[发明专利]一种基于图案化石墨烯纳米带的电缆及其制备方法

权利要求书

1.一种基于图案化石墨烯纳米带的电缆，其特征在于，所述的电缆自内向外依次设有导电芯、绝缘层、屏蔽层、阻水层和护套，所述的导电芯由多层石墨烯纳米带所制成，所述的多层石墨烯纳米带为经过图案化处理过的石墨烯纳米带，所述屏蔽层、阻水层和护套三者的厚度自内向外依次递增，所述绝缘层的厚度大于屏蔽层与阻水层两者的厚度之和；

所述的石墨烯纳米带为经过图案化和氢钝化处理过的石墨烯纳米带；所述的图案化处理石墨烯纳米带指的是采用纳米线氧等离子刻蚀的和探针剥离方法将石墨烯结构进行图案化。

2.如权利要求1所述的基于图案化石墨烯纳米带的电缆，其特征在于，所述的绝缘层采用聚四氟乙烯制备而成，所述屏蔽层采用的金属铜制备而成，所述的阻水层采用聚乙烯制备而成，所述的护套采用聚氯乙烯制备而成。

3.一种如权利要求1或2所述的基于图案化石墨烯纳米带的电缆的制备方法，其特征在于，所述的制备方法如下：

1）导电芯的制备：以天然石墨为原料，将其进行氧化处理产生氧化石墨烯，经过搅拌、振荡、离心得到氧化石墨烯；在300nm的Si基板上对氧化石墨烯进行还原；对Si基板上的石墨烯进行纳米线刻蚀得到相应宽度和图案化的石墨烯纳米带，最后在温度小于400℃的条件下，通入H₂使石墨烯纳米带被H原子钝化，得到石墨烯纳米带所制成的导电芯；

2）绝缘层的制备：以聚四氟乙烯为原料，制备得到圆环形截面的绝缘层；

3）屏蔽层的制备：以金属铜为原料，采用铜涂层外加编制铜丝带的结构制备得到圆环形截面的屏蔽层；

4）阻水层的制备：以聚乙烯为原料，制备得到阻水层；

5）护套的制备：以聚氯乙烯为原料，制备得到护套；

6）将步骤1）-5）中制得的导电芯、绝缘层、屏蔽层、阻水层和护套依次包覆和组装起来，得到基于图案化石墨烯纳米带的电缆。

4.如权利要求3所述的基于图案化石墨烯纳米带的电缆的制备方法，其特征在于，所述的步骤1）导电芯的制备过程中，其制备方法如下：

A）将天然石墨装入NaNO₃溶液中并进行冰浴，分别加入浓硫酸和KMnO₄；加热至35℃保持6个小时，加入去离子水并将溶液升温至95-100℃，保持15分钟；向溶液加入去离子水和双氧水；过滤取过滤物用大量超纯水进行清洗，再置于去离子水使用超声处理得到氧化石墨烯溶液；对氧化石墨烯溶液进行离心处理，得到氧化石墨烯；

B) 用Si基板捞出氧化石墨烯的薄膜，放在50-60℃的加热台上烘干，去除氧化石墨烯薄膜与Si基板之间的水分；

C）将步骤B）得到的氧化石墨烯放入石英管的低温区，温度小于400℃，充入氩气；在高温区加热至400℃并持续通入氩气，维持5分钟，将氧化石墨烯拉回到低温区，迅速冷却至室温；得到被还原后的多层石墨烯；

D）得到多层石墨烯后，以所需图案化宽度的二氧化硅纳米线作为刻蚀的掩膜，将二氧化硅纳米线放置在石墨烯的表面上方，对其进行氧等离子刻蚀得到图案化石墨烯纳米带；

E）将步骤D)得到的石墨烯纳米带放入石英管低温区，温度小于400℃，通入H₂得到钝化石墨烯纳米带，冷却后取下石墨烯纳米带。