[发明专利]一种碳纳米纤维电缆及其制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纳米纤维电缆及其制备方法，该电缆由平行取向的具有皮芯结构的碳纳米纤维组成，呈沿轴向加捻的纱线结构。皮层为石墨碳，芯层为铜纳米粒子，碳纳米纤维表面附着铜纳米粒子。本发明制备的掺杂金属铜离子的连续加捻的碳纳米纤维纱线电缆材料，具有较细的纤维直径和纱线直径，良好的导电性和较高的纱线取向度，电阻率较小，有利于电子的快速传输。制作工艺简单，成本低廉，对环境友好，可以作为纳米电缆，具有广泛的应用前景。

主权项

一种碳纳米纤维电缆，其特征在于：它是由平行取向的具有皮芯结构的碳纳米纤维电缆组成，碳纳米纤维电缆沿轴向加捻，呈纱线结构，碳和铜离子的质量比为1：（0.2‑1.0），所述的碳纳米纤维电缆的制备方法，按以下步骤进行：（1）将干燥的聚丙烯腈粉末加入到二甲基甲酰胺溶液中，在50‑100℃下搅拌3‑10h，得到质量分数为5‑15%的聚丙烯腈溶液，所述的聚丙烯腈的分子量为50000‑150000；（2）将聚甲基丙烯酸甲酯和醋酸铜粉末按照质量比为1:（0.1‑1.0）加入到二甲基甲酰胺溶液中，在50‑100℃下搅拌3‑10h得到混合溶液，所述的聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为20000‑23000，醋酸铜的质量分数为5‑15%，聚甲基丙烯酸甲酯的质量分数为2‑15%；（3）将步骤（1）所得聚丙烯腈溶液作为中间层纺丝溶液，将步骤（2）所得混合溶液作为最内层和最外层纺丝溶液，利用静电纺丝装置进行同轴静电纺丝，得到捻度为30‑60捻/10cm的纳米纤维纱线，最外层、中间层和最内层的纺丝溶液流量分别为0.1‑0.3ml/h、0.3‑0.9 ml/h和0.1‑0.3ml/h，纺丝电压为10 ‑30 kV，纺丝温度为20 ‑25 ℃，喇叭转速0‑180 r/min，卷绕速度0‑50 r/min；（4）将步骤（3）所得纳米纤维纱线在240 ‑300℃温度下进行预氧化，时间2‑10h，升温速率为1‑10 ℃/min，将预氧化得到的纳米纤维纱于氩气氛围下800‑1100℃碳化2‑5h，升温速率：2 ‑10 ℃/min，得到碳纳米纤维电缆。