含石墨烯的复合式电缆的制作方法

本发明涉及一种电缆，尤指一种含石墨烯的复合式电缆。

背景技术：

电力电缆泛指电力系统中用来传输和分配大功率电能的电缆，按结构形式可概分为架空输电线路和地下线路。

架空输电线路中包括用在运载高压电的高压电缆，上述电缆常使用裸线以节约绝缘材料的成本，譬如由多条金属线编绕绞捻而制成七股绞线。而因为架空输电线路架设环境的关系，除了导电性佳外，还得具备较好的环境耐久性、高强度、低热膨胀系数等优点，方能提高使用寿命。

譬如中国台湾专利公告号196586揭示一种高压电缆用护套，是由在管壁上沿纵长方向形成有开缝的弹性绝缘材料制中空管体所构成。沿着该开缝的两对向管壁的外侧面设置有用以将开缝扣紧的扣合具，且在该中空管体的内侧面设有多数肋条，该护套的肋条具有减轻护套重量，提高护套的弹性与强度、加强通风、延长使用寿命及提高工作人员的安全等优点。

除了设计以延长包括高压电缆在内的架空输电线路的使用寿命外，另一方面，因组成该电缆的金属线具有一定的电阻，且电阻会随着温度升高而增加，致使电流流经金属线时因电阻引起电力损失。有鉴于此，如何降低电缆电阻以降低耗损亦为未来努力的方向。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于解决现有电缆，特别是高压电缆因电阻较高，因而容易生热产生耗损的缺点。

为了达到上述目的，本发明提供一种含石墨烯的复合式电缆，包含：一芯线；以及一包覆该芯线并依该芯线的一轴向延伸的导电涂层，其中该导电涂层包括一石墨烯以及一金属，且以该导电涂层为基准，该石墨烯具有一介在20％至50％之间的体积百分比。

本发明一实施例中，该芯线包括一第一端；一远离该第一端的第二端；以及一位于该第一端和该第二端之间的中间段。

本发明一实施例中，该导电涂层自该芯线的该第一端沿该中间段的表面而延伸至该第二端。

本发明一实施例中，该导电涂层涂布在该芯线的该中间段整个表面以完全包覆该芯线。

本发明一实施例中，该芯线的材质为钢。

本发明一实施例中，该金属择自于铝、钛以及其合金所组成的群组。

本发明一实施例中，该石墨烯沿着该芯线延伸方向排列且彼此接触以形成一石墨烯带。

本发明一实施例中，该导电涂层的厚度为该芯线的直径的1％至20％之间。

由于石墨烯为优良的导体，其电阻相较于普遍使用的铜或银更低，也是目前导电材料中电阻率最小的，电子可以在石墨烯中快速地移动。本发明利用包括有石墨烯的该导电涂层来取代现有高压电缆中的铜皮，利用石墨烯高电子迁移率、低电阻率特性，减少现有高压电缆因电阻较高而容易生热产生耗损的问题。

附图说明

图1a，为本发明一实施例的含石墨烯的复合式电缆示意图。

图1b，为图1a的芯线的示意图。

图2，为图1a的导电涂层部分放大图。

具体实施方式

涉及本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：

现有技术的高压电缆，其中心为支撑的钢缆，钢缆外围则包覆着铜皮。电流传输的过程中，大部分都是通过铜皮进行传递，但在输电过程中电流通过使得线路发热造成铜损。有鉴于此，本发明提供一种含石墨烯的复合式电缆，其具有较现有高压电缆更低的电阻，故能减少现有高压电缆因电阻较高而容易生热产生耗损的问题。

请参考图1a、图1b及图2，分别为本发明一实施例的含石墨烯的复合式电缆1示意图、图1a的芯线20的示意图、及图1a中导电涂层10的部分放大图。

本发明一实施例中，该含石墨烯的复合式电缆1包含一导电涂层10以及一芯线20。其中，该芯线20包括一第一端201、一远离该第一端201的第二端203、以及一位于该第一端201和该第二端203之间的中间段202，且该导电涂层10自该芯线20的该第一端201沿该中间段202的表面而延伸至该第二端203而形成在该芯线20的表面。在一较佳实施例中，该导电涂层10涂布在该芯线20的该中间段202整个表面以完全包覆该芯线20，该芯线20的材质可为钢。

该导电涂层10是由一导电浆料形成，在一较佳实施例中，该导电浆料为一均质的导电浆料，其中包括有彼此均匀混合的一石墨烯1011以及一金属。当形成为该导电涂层10之后，该石墨烯1011的含量足以使该石墨烯1011得以沿着该芯线20的延伸方向排列、彼此接触，从而在该导电涂层10形成至少一石墨烯带101。为达上述目标，以该导电浆料为基准，该石墨烯的体积百分比较佳介在20％至50％之间、更佳介在25％至45％之间、最佳介在30％至35％之间，当该石墨烯1011的体积百分介在上述范围时，可以在最经济的情况下，以最少的石墨烯用量来达到令该石墨烯1011彼此之间充分地形成接触的目的。

此外，本发明的该导电涂层10中的该金属，该金属可为铝、钛、或其合金，其中较佳可为铝。这是因为铝与石墨烯之间可形成化学键结而生成碳化铝(al4c3)，使得本发明的该导电涂层10之中所包含的成分之间融合性较佳。

再者，为了有较佳的导电效果，该导电涂层10的厚度为该芯线20的直径的1％至20％之间，较佳为5％至20％之间、更佳为8％至12％之间。如该导电涂层10的厚度超过上述范围，则电荷延径向传递的比例将太大而无法充分沿轴向传递；太薄的话，则其中的该石墨烯1011将无法均匀接触。

本发明对于该含石墨烯的复合式电缆1的制造方法并无特别限制，举例来说，可取一熔点约为1450℃的钢缆作为该芯线20，并在该芯线20的外表面镀附该导电浆料，使得该导电浆料形成为该导电涂层10而包覆该芯线20，从而获得本发明的该含石墨烯的复合式电缆1。上述方法中，该导电浆料包括一铝液以及一均匀地悬浮在该铝液的石墨烯1011，且该铝液与该石墨烯1011的体积比约为3：1。

以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种含石墨烯的复合式电缆，包含一芯线；以及一包覆该芯线并依该芯线的一轴向延伸的导电涂层，其中该导电涂层包括一石墨烯以及一金属，且以该导电涂层为基准，该石墨烯具有一介在20％至50％之间的体积百分比，据此使得电流得以沿着包覆该芯线的石墨烯传输，不仅可降低电阻，亦可降低因电阻生热而产生的损耗。

技术研发人员：王海超;臧波;刘明举;刘建设;宋健民
受保护的技术使用者：河南烯碳合成材料有限公司
技术研发日：2017.08.18
技术公布日：2019.03.01