[发明专利]一种具有大载流和高频特性的信号传输导线及其应用

说明书

本发明公开了一种具有大载流和高频特性的信号传输导线及其应用。所述信号传输导线包括内导体、绝缘层、外导体和保护层，所述内导体、外导体分别为高性能碳纳米管/金属复合导电纤维和高性能碳纳米管/金属复合导电薄膜。所述高性能碳纳米管/金属复合导电纤维包括碳纳米管纤维、包覆在碳纳米管纤维表面的金属镀层以及缓冲界面结构，所述缓冲界面结构包括缓冲金属，且缓冲金属从碳纳米管纤维与金属镀层的结合界面处连续地扩散入碳纳米管纤维和金属镀层中，所述金属镀层中金属晶粒取向排布，且金属晶粒的(111)晶面与碳纳米管纤维接触。本发明的信号传输导线GHz高频特性优异，具有高载流、轻量化、力学强度高等特性，可大幅降低电缆重量。

技术领域

本发明涉及一种信号传输导线，特别涉及一种具有大载流和高频特性的信号传输导线及其应用，属于导线技术领域。

背景技术

同轴电缆(Coaxial)是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成，在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体，然后整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。但是现有同轴电缆内外导体质量大，且需要极为厚的绝缘保护层，不符合轻量化发展趋势。

目前，已有业界研发人员以改性的纯碳纳米管纤维及薄膜取代同轴电缆中的内外导体，制备出轻量化同轴电缆(Jarosz P R,Shaukat A,Schauerman C M,et al.High-Performance,Lightweight Coaxial Cable from Carbon Nanotube Conductors[J].AcsApplied MaterialsInterfaces,2012,4(2):1103-1109.)。但是碳纳米管纤维及薄膜电导率低，高频信号传输损失量较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有大载流和高频特性的信号传输导线及其应用，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种具有大载流和高频特性的信号传输导线，其包括沿设定方向依次设置的内导体、绝缘层、外导体和保护层，其中，所述内导体为高性能碳纳米管/金属复合导电纤维，所述高性能碳纳米管/金属复合导电纤维包括碳纳米管纤维、包覆在碳纳米管纤维表面的金属镀层以及缓冲界面结构，所述缓冲界面结构包括缓冲金属，且所述缓冲金属至少从所述碳纳米管纤维与金属镀层的结合界面处连续地扩散入碳纳米管纤维和金属镀层中，其中，所述金属镀层中金属晶粒取向排布，且所述金属晶粒的(111)晶面与碳纳米管纤维接触，使得碳纳米管纤维与金属晶粒原子尺度上具有良好的匹配度。

在一些实施例中，所述外导体为高性能碳纳米管/金属复合导电薄膜。

进一步地，所述高性能碳纳米管/金属复合导电薄膜由所述高性能碳纳米管/金属复合导电纤维制成。

进一步地，所述缓冲金属与碳纳米管纤维及金属镀层均具有良好的浸润性。

在一些实施例中，所述缓冲界面结构包括由缓冲金属组成的缓冲层，所述缓冲层位于碳纳米管纤维与金属镀层间，并且缓冲金属自所述缓冲层与碳纳米管纤维及金属镀层的结合界面处连续地扩散入碳纳米管纤维和金属镀层中，形成稳定的缓冲界面结构。

进一步地，所述缓冲层包括均匀分布在碳纳米管纤维与金属镀层之间的复数个纳米颗粒，所述纳米颗粒由缓冲金属形成。

进一步地，所述包覆在碳纳米管纤维表面的金属镀层中的金属晶粒经自热处理后取向排布，其(111)晶面与碳纳米管纤维接触，碳纳米管纤维、金属间匹配度大幅提高。