[实用新型]一种多根石墨烯薄膜包覆金属线的绞合导线

说明书

本实用新型公开了一种由多根石墨烯薄膜包覆金属线绞合而成的导线，绞合导线是由2根‑300000根的石墨烯薄膜包覆金属线绞合而成，绞合导线的中心轴线与被绞合的单根石墨烯薄膜包覆金属线之间的夹角(绞合角θ)在0度至50度之间；石墨烯薄膜是由层数在1‑6层的石墨烯组成，金属线含有铜的成分不低于30％。利用石墨烯薄膜的高导电性、重量轻、机械强度高且柔性、抗氧化、抗酸碱、抗电磁干扰等特性，使得石墨烯薄膜包覆的金属线及其绞合而成的导线具有承受高电流、高拉张强度、高速信息传输的能力,适合于高铁、新能源、航空、船舶等领域的电力设备与系统的高要求应用。

技术领域

本实用新型属于高端导线领域，特别涉及一种基于石墨烯薄膜包覆金属线构成的导线。

背景技术

导电线缆是当代社会必不可少的基本材料，大数据、信息化的快速发展对导电线缆提出了更高的要求，要求导电线缆重量轻、高导电性、高强度等，比如应用在高铁、新能源、航空、船舶等领域的电力设备与系统。金属银是所知的具有最高导电率的金属，其次是金属铜。因铜相对价格便宜，金属铜是当今广泛使用的金属导线之一，然而100多年的发展到目前已经难以进一步提高其导电率；即使使用单晶铜，其导电率也仅能达到国际退火铜标准的109％左右。但是，对于金属材料而已，高纯度会导致其强度降低。

石墨烯是由碳原子按sp2杂化组成的如蜂窝状的单原子层，其厚度仅约0.334nm。研究表明，石墨烯不但具有比金属铜更优异的导电性，而且具有极高的机械强度、优异的机械柔性、热与环境稳定性，具有高导热性、电磁屏蔽等特性，比如石墨烯的导电电流密度可达10⁸A/cm²[Appl.Phys.Lett.94,243114(2009)]。由石墨烯层堆积可成具有不同层数(或厚度)的石墨烯薄膜。常用的石墨烯薄膜的制备是采用化学气相沉积(CVD)方法在金属如镍、铜以及合金等表面获得[ACS Nano 5,1522(2011)；Adv.Mater.27,6404(2015)]。尽管石墨烯导电电流密度高，但石墨烯原子层的厚度，其能够承受的电流容量是有限的。

实用新型内容

针对本领域存在的不足之处，本实用新型提供了一种由多根石墨烯薄膜包覆金属线进行绞合而成的导线。与相同尺寸的金属线相比，石墨烯薄膜包覆金属线具有更高的导电性、长期稳定性、抗拉强度等优势，由此类多根的石墨烯薄膜包覆金属线绞合而成的导线也具有相应的优势，比如相对单根(束)的石墨烯薄膜包覆金属线，绞合而成的导线具有可承受更高的电流值等优势。这适合于高铁、新能源、航空、船舶等领域的电力设备与系统的高要求应用，满足高导电(高电流)、高抗拉强度、高稳定性、高速信息传输的应用场景需求。

本实用新型采用如下的技术方案：

一种多根石墨烯薄膜包覆金属线的绞合导线，所述的绞合导线是由数量多于一根(或称为股、束或者线束)的石墨烯薄膜包覆金属线绞合而成。

优选的，所述的数量多于一根是指数量为2根-300000根。

优选的，所述的绞合导线的中心轴线与被绞合的单根石墨烯薄膜包覆金属线之间的夹角(绞合角θ)在0度至50度之间，依据绞合角可以确定绞距P。

优选的，所述的石墨烯薄膜由层数不多于6层的石墨烯构成。更优选的，所述的石墨烯薄膜由1层的石墨烯构成。

优选的，所述的金属线中铜含量不低于30％，铜的含量由导线应用场景决定。

优选的，所述的绞合导线中的石墨烯薄膜包覆金属线中，所述的金属线为不同形状。更优选的，所述的不同形状选自圆形、椭圆形、扁形或不规则形状中的一种或多种，但不限于此；更优选的，所述的金属线的截面周围线上最大两点之间的距离在10.0nm–3.0cm之间。在绞合导线中的金属线的截面尺寸可有所不同，以便最大限度降低石墨烯薄膜包覆金属线之间的空隙，达到石墨烯薄膜包覆金属线相互紧密接触。

一种多根石墨烯薄膜包覆金属线的绞合导线的制备包括：