一种石墨烯复合电缆及其制备方法与流程

本发明涉及电缆领域，尤其涉及一种石墨烯复合电缆及其制备方法。

背景技术：

现有技术中，电缆的种类繁多，为了适应不同的工种，需要不断的创新，需要更多的电缆诞生。普通的电缆，在野外风吹日晒，裸露的金属容易被腐蚀。现在绝大多数的电缆均是通过在金属外面包覆塑料对电缆内部进行保护，但是由于塑料或者橡胶过重，不仅额外增加电杆的负担，而且由于塑料或者橡胶的老化速度一般都比较快，最后造成的结果是电缆的胶皮易腐蚀，最后导致电缆被氧化。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯复合电缆及其制备方法，旨在解决现有电缆采用塑料包覆，不仅导致电缆自身负重过大且保护效果较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种石墨烯复合电缆，其中，包括电缆金属本体以及包覆在电缆金属本体表面的石墨烯膜。

所述的石墨烯复合电缆，其中，所述石墨烯膜的厚度为10nm-1000nm。

一种石墨烯复合电缆的制备方法，其中，包括步骤：

将电缆金属本体放置在真空绝热箱体中，通入烷烃类气体并加热至600-800℃，使所述烷烃类气体裂解成碳原子和氢气，保持温度20-60min，使得所述碳原子渗透到电缆金属本体内部；

先将所述真空绝热箱体内温度逐渐降温至200-400℃并保持3-10min，然后在10-30min内将所述真空绝热箱体内的温度线性降低至20-40℃，使所述碳原子从所述电缆金属本体内部析出并在电缆金属本体表面生成石墨烯膜，制得所述石墨烯复合电缆。

所述石墨烯复合电缆的制备方法，其中，所述烷烃类气体为甲烷、乙炔、乙烷、丙烷、丁烷和丙炔中的一种或多种。

所述石墨烯复合电缆的制备方法，其中，将电缆金属本体放置在真空绝热箱体中，通入烷烃类气体并加热至700℃，使所述烷烃类气体裂解成碳原子和氢气，保持温度30min，，使得所述碳原子渗透到电缆金属本体内部。

所述石墨烯复合电缆的制备方法，其中，先将所述真空绝热箱体内温度逐渐降温至300℃并保持5min，然后在20min内将所述真空绝热箱体内的温度线性降低至30℃，使所述碳原子从所述电缆金属本体内部析出并在电缆金属本体表面生成石墨烯膜，制得所述石墨烯复合电缆。

有益效果：本发明提供的石墨烯复合电缆包括电缆金属本体以及包覆在电缆金属本体表面的石墨烯膜。本发明中，所述石墨烯膜作为电缆金属本体的防护层，可以隔开其他物质和电缆金属本体的接触，对电缆金属本体起到保护作用；并且由于石墨烯是由碳元素组成，碳具有非常高的稳定性，一般情况下不会和其他物质发生化学反应，防腐性能较佳；除此之外，由于石墨烯具有超高的导电性能，所以还会增加电缆金属本体10%以上的有效载荷；同时由于石墨烯膜是透明的，所以在电缆出现故障时，可以非常直观的检查。

附图说明

图1为本发明提供的一种石墨烯复合电缆较佳实施例的侧视结构示意图。

图2为本发明提供的一种石墨烯复合电缆较佳实施例的剖面结构示意图。

图3为本发明提供的一种石墨烯复合电缆的制备方法较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种石墨烯复合电缆及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-图2，本发明提供了一种石墨烯复合电缆及其制备方法，如图所示，所述石墨烯复合电缆包括电缆金属本体10以及包覆在所述电缆金属本体10表面的石墨烯膜20。

在本发明中，所述石墨烯膜作为电缆金属本体的防护层，可以隔开其他物质和电缆金属本体的接触，对电缆金属本体起到保护作用；并且由于石墨烯是由碳元素组成，碳具有非常高的稳定性，一般情况下不会和其他物质发生化学反应，防腐性能较佳；除此之外，由于石墨烯具有超高的导电性能，所以还会增加电缆金属本体10%以上的有效载荷；同时由于石墨烯膜是透明的，所以在电缆出现故障时，可以非常直观的检查。

在一种优选的实施方式中，所述石墨烯膜的厚度为10-1000nm。所述石墨烯膜是在电缆金属本体表面直接生长形成的，所述石墨烯膜与电缆金属本体结合非常紧密，石墨烯的高硬度性能能够有效保护电缆金属本体，防止电缆金属本体被腐蚀。

进一步的，本发明还提供一种石墨烯复合电缆的制备方法，如图3所示，其包括以下步骤：

s10、将电缆金属本体放置在真空绝热箱体中，通入烷烃类气体并加热至600-800℃，使所述烷烃类气体裂解成碳原子和氢气，保持温度20-60min，使得所述碳原子渗透到电缆金属本体内部；

s20、先将所述真空绝热箱体内温度逐渐降温至200-400℃并保持3-10min，然后在10-30min内将所述真空绝热箱体内的温度线性降低至20-40℃，使所述碳原子从所述电缆金属本体内部析出并在电缆金属本体表面生成石墨烯膜，制得所述石墨烯复合电缆。

具体来讲，将所述电缆金属本体放入真空绝热箱体，并向所述真空绝热箱体内通入烷烃类气体，将所述真空绝热箱体内的温度加热至600-800℃，可使得所述烷烃类气体裂解成碳原子和氢气，保持温度20-60min，可使得裂解后的碳原子充分渗透到电缆金属本体内部。接着，将所述真空绝热箱体内温度逐渐降温至200-400℃并保持3-10min，然后在10-30min内将所述真空绝热箱体内的温度线性降低至20-40℃，使所述碳原子从所述电缆金属本体内部析出并在电缆金属本体表面重新集结生成六边形的石墨烯膜，所述石墨烯膜与电缆金属本体结合的非常紧密，制得所述石墨烯复合电缆。

本发明提供的石墨烯复合电缆的制备方法是通过在电缆金属本体上直接生成石墨烯膜，相对于现有技术在电缆金属本体上涂覆石墨烯树脂类混合物，本发明的石墨烯膜与电缆金属本体结合更紧密，且石墨烯与电缆金属本体之间不包含其它杂质，所述石墨烯膜可有效提高电缆金属本体的导电性能以及有效载荷。

在一些实施方式中，所述烷烃类气体为甲烷、乙炔、乙烷、丙烷、丁烷和丙炔中的一种或多种，但不限于此。

在一些实施方式中，将电缆金属本体放置在真空绝热箱体中，通入烷烃类气体并加热至700℃，使所述烷烃类气体裂解成碳原子和氢气，保持温度30min，使得所述碳原子渗透到电缆金属本体内部。本实施例中，通过控制加热时间，可控制碳原子进入到电缆金属本体内部的量，从而在电缆金属本体表面制备出不同厚度的石墨烯膜。

在一些实施方式中，所述石墨烯复合电缆的制备方法，其中，先将所述真空绝热箱体内温度逐渐降温至300℃并保持5min，然后在20min内将所述真空绝热箱体内的温度线性降低至30℃，使所述碳原子从所述电缆金属本体内部析出并在电缆金属本体表面生成石墨烯膜，制得所述石墨烯复合电缆。由于碳原子在高温时可渗透到金属内部，而在温度下降后会从金属内部析出，并在表面重新集结成六边形的石墨烯结构。本实施例通过控制降温梯度与降温时间，可在电缆金属本体表面制备出不同厚度的石墨烯膜，以满足电缆生产需求。

通过本发明方法制备的石墨烯复合电缆中，所述石墨烯膜作为电缆金属本体的防护层，可以隔开其他物质和电缆金属本体的接触，对电缆金属本体起到保护作用；并且由于石墨烯是由碳元素组成，碳具有非常高的稳定性，一般情况下不会和其他物质发生化学反应，防腐性能较佳；除此之外，由于石墨烯具有超高的导电性能，所以还会增加电缆金属本体10%以上的有效载荷；同时由于石墨烯膜是透明的，所以在电缆出现故障时，可以非常直观的检查。

下面通过具体实施例对本发明一种石墨烯复合电缆的制备方法做进一步的解释说明：

实施例1

1）、将电缆金属本体放置在真空绝热箱体中，通入烷烃类气体并加热至600℃，使所述烷烃类气体裂解成碳原子和氢气，保持温度25min，使得所述碳原子渗透到电缆金属本体内部；

2）、先将所述真空绝热箱体内温度逐渐降温至250℃并保持5min，然后在10min内将所述真空绝热箱体内的温度线性降低至20℃，使所述碳原子从所述电缆金属本体内部析出并在电缆金属本体表面生成石墨烯膜，制得所述石墨烯复合电缆。

实施例2

1）、将电缆金属本体放置在真空绝热箱体中，通入烷烃类气体并加热至700℃，使所述烷烃类气体裂解成碳原子和氢气，保持温度40min，使得所述碳原子渗透到电缆金属本体内部；

2）、先将所述真空绝热箱体内温度逐渐降温至300℃并保持8min，然后在20min内将所述真空绝热箱体内的温度线性降低至30℃，使所述碳原子从所述电缆金属本体内部析出并在电缆金属本体表面生成石墨烯膜，制得所述石墨烯复合电缆。

实施例3

1）、将电缆金属本体放置在真空绝热箱体中，通入烷烃类气体并加热至800℃，使所述烷烃类气体裂解成碳原子和氢气，保持温度60min，使得所述碳原子渗透到电缆金属本体内部；

2）、先将所述真空绝热箱体内温度逐渐降温至400℃并保持3-10min，然后在25min内将所述真空绝热箱体内的温度线性降低至40℃，使所述碳原子从所述电缆金属本体内部析出并在电缆金属本体表面生成石墨烯膜，制得所述石墨烯复合电缆。

综上所述，本发明提供的石墨烯复合电缆包括电缆金属本体以及包覆在电缆金属本体表面的石墨烯膜。本发明中，所述石墨烯膜作为电缆金属本体的防护层，可以隔开其他物质和电缆金属本体的接触，对电缆金属本体起到保护作用；并且由于石墨烯是由碳元素组成，碳具有非常高的稳定性，一般情况下不会和其他物质发生化学反应，防腐性能较佳；除此之外，由于石墨烯具有超高的导电性能，所以还会增加电缆金属本体10%以上的有效载荷；同时由于石墨烯膜是透明的，所以在电缆出现故障时，可以非常直观的检查。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。