[发明专利]金属笼框结构紧束缚烯碳粉末复合导线及其制备方法

说明书

本发明公开了金属笼框结构紧束缚烯碳粉末复合导线及其制备方法，包括具有紧束缚能力的笼框状结构材料，包括但不限于金属，在金属的表面及内部孔设有烯碳材料。本发明借助笼框状结构的金属内部充填空间大，能起到压实和固定烯碳材料粉末的作用，本发明优化电子在界面的输运路径，在烯碳材料中添加仅0.5wt％碳纳米管，电阻大幅降低，电导率提高了近一倍。

技术领域

本发明涉及导线技术领域，具体涉及金属笼框结构紧束缚烯碳粉末复合导线及其制备方法。

背景技术

全球碳中和、碳达峰背景下，急需发展绿色和清洁能源生产、运输和存储技术。电能作为各种清洁能源载体中重要的一种，在输送途中存在不可避免的欧姆电阻损耗。前述石墨烯金属复合导线及其制备方法(申请号：202110858313.0)，电阻降低幅度较小、电导率提升不明显，和石墨烯的理论电导存在着比较大差距。文献(JACS.131(49)(2009)17728-17729)计算表明sp²杂化结构的石墨类碳材料导电性具有方向特性，平行于石墨碳原子层的方向最好，垂直与石墨碳原子层方向的导电性很差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属笼框结构紧束缚烯碳粉末复合导线及其制备方法，优化电子在烯碳材料界面的传输路径，以期解决背景技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

金属笼框结构紧束缚烯碳粉末的复合导线，包括具有紧束缚能力的笼框状结构材料，包括但不限于金属，在金属的表面及内部孔设有烯碳材料。

在一些实施例中，所述具有笼框状结构的金属包括但不限于金属泡沫、同轴金属、金属网堆叠的金属框架结构。

在一些实施例中，所述金属的表面包括内表面和外表面。

在一些实施例中，所述烯碳材料组成为高导电碳材料，包括但不限于含有sp²杂化的有序结构的石墨烯、碳纳米管、卡拜碳等烯碳材料。

在一些实施例中，所述高导电碳材料可以是异原子掺杂处理烯碳材料；包括但不限于硼元素掺杂石墨烯、氮元素掺杂石墨烯、磷元素掺杂石墨烯、硫元素掺杂石墨烯、低含量氧元素掺杂石墨烯、氢化石墨烯、硼元素掺杂碳纳米管、氮元素掺杂碳纳米管、磷元素掺杂碳纳米管、硫元素掺杂碳纳米管、低含量氧元素掺杂碳纳米管、氢化碳纳米管。

本发明还提供了一种金属笼框结构紧束缚烯碳粉末复合导线的制备方法，包括上述的金属笼框结构紧束缚烯碳粉末的复合导线，包括以下步骤：

A.将笼框状金属剪裁成线状；

B.将烯碳材料按一定质量比例添加到水、乙醇或两者任意比例的混合液中，搅拌或超声分散；

C.将烯碳材料的混合液抽滤并充分干燥；

D.在笼框状金属线的内孔及表面涂覆烯碳材料；

E.用0.5～20MPa的压力压合使其成为金属笼紧束缚烯碳复合导线。

有益效果

金属笼框结构紧束缚烯碳粉末复合导线，包括具有笼框状结构的金属，在金属的表面及内部孔设有烯碳材料；本发明借助笼框状结构的金属内部充填空间大，能填充较大体积的粉末，同时能起到压实和固定烯碳材料粉末的作用，本发明优化电子在烯碳材料界面的传输路径，烯碳材料中添加仅0.5wt％碳纳米管，电阻大幅降低，电导率提高了近一倍。

附图说明

图1是本实施例所提供的金属笼框结构紧束缚烯碳粉末复合导线金属泡沫示意图；

图2是本实施例所提供的金属笼框结构紧束缚烯碳粉末复合导线同轴金属示意图；

图3是本实施例中，电子在烯碳材料界面输运路径的优化机理示意图；