[发明专利]一种碳导线的制备方法及其制备设备

说明书

本发明提供了一种碳导线制备方法，通过将金属基材内芯进行表面处理，然后覆上石墨烯溶液，在烘干后即形成石墨烯膜层，制成碳导线；同时本发明还提供了一种碳导线的制备设备，通过金属基材内芯放卷机构、金属基材内芯收卷机构、石墨烯溶液存蓄装置金属基材内芯辊涂装置或金属基材内芯错位牵引沉浸装置、加热烘干设备等，完成碳导线的工业化制备，快速、简便、成本低廉。

【技术领域】

本发明属于碳材料导电技术领域，具体是涉及一种碳导线的制备方法及其制备设备。

【背景技术】

石墨烯，属于纳米材料，目前被称为材料界的“黑金”，它集导电/导热性最好、最强韧、最薄等许多优异性能于一体，是目前材料界的研究热点。

石墨烯的比表面积非常大，为2630m²/g，石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道电子形成π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导电性。由于原子间作用力非常强，在常温下，即使周围碳原子发生碰撞，石墨烯中的电子受到的干扰也很小，电子在石墨烯中传输时不易发生散射，约为硅中电子迁移率的140倍，电子迁移在室温下可以达到15000cm²/(V·S)，其电导率可达106s/m，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铝、铜和银低很多，只有10～6Ω·cm左右，为世界上迄今为止电阻率最小的材料。

因为石墨烯的电阻率极低，电子迁移的速率极快，柔韧性极强，因此我们希望开发一种制备碳导线的技术方案。

【发明内容】

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种碳导线的制备方法及其制备设备。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种碳导线的制备方法，包括有以下步骤：

A、提供金属基材内芯；

B、将金属基材内芯进行打磨抛光处理，去除其表面杂质、划痕和氧化层；

C将金属基材内芯的外表面附着石墨烯溶液；

D、干燥石墨烯溶液，以在金属基材内芯表面形成石墨烯层，得到碳导线；

E、分切定型。

在进一步的改进方案中，所述金属基材内芯为铜线或铜箔。

在进一步的改进方案中，在步骤C中，石墨烯溶液的附着方法为浸提法或辊涂法。

一种碳导线的制备设备，包括有制备工作区，在制备工作区前端设有金属基材内芯放卷机构，在其后端设有金属基材内芯收卷机构，在制备工作区中段设有石墨烯溶液存蓄装置，在石墨烯溶液存蓄装置中设有金属基材内芯辊涂装置或金属基材内芯错位牵引沉浸装置；在石墨烯溶液存蓄装置的上方设有加热烘干设备，该加热烘干设备作用于金属基材内芯上。

在进一步的改进方案中，所述金属基材内芯辊涂装置包括有一排设置于石墨烯溶液存蓄装置上方的刷辊，所述刷辊沿金属基材内芯的移动方向依次平行排列设置，且两者间隔一定距离。

在进一步的改进方案中，在所述石墨烯溶液存蓄装置的前、后两侧分别设有可供金属基材内芯前后循环围绕的前端固定辊和后端固定辊。

在进一步的改进方案中，所述金属基材内芯错位牵引沉浸装置包括有多个按序分布、上下错落设置的牵引辊，所述多个牵引辊依次分布于石墨烯溶液存蓄装置内和石墨烯溶液存蓄装置上方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种碳导线制备方法，通过将金属基材内芯进行表面处理，然后覆上石墨烯溶液，在烘干后即形成石墨烯膜层，制成碳导线；同时本发明还提供了一种碳导线的制备设备，通过金属基材内芯放卷机构、金属基材内芯收卷机构、石墨烯溶液存蓄装置金属基材内芯辊涂装置或金属基材内芯错位牵引沉浸装置、加热烘干设备等，完成碳导线的工业化制备，快速、简便、成本低廉。