碳纳米材料减重屏蔽电缆的制作方法

本实用新型涉及电缆，具体涉及一种碳纳米材料减重屏蔽电缆。

背景技术：

在传感器，电器部件的布线中，为了防止电磁波噪声的侵入、放出，往往在导线的绝缘层外设置屏蔽层。目前常用的电磁屏蔽层一般为金属导线缠绕或编织而成，或者在导线绝缘层外包覆金属箔材，材质一般为铜，镍、铁、镁铝合金。由于金属具有较高的导电率(磁导率)，所以对电磁波的反射(吸收)较高，且其易变形，强度高，是目前电磁屏蔽应用最广泛的材料。但是，由于金属的密度较高且易氧化，导致屏蔽电缆自重较大，金属屏蔽层被氧化后屏蔽效果减弱的缺陷，不仅限制了电缆的使用寿命，而且限制了其在军工和航空航天等对重量敏感的电磁防护领域的应用。因此急需一种质量轻、使用寿命长、物化性能稳定且屏蔽效果优良的屏蔽电缆。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种质量轻，寿命长，物化性能稳定且屏蔽效果好的屏蔽电缆，该电缆利用碳纳米材料薄膜替代金属充当屏蔽层，在降低屏蔽电缆的重量的同时提升了屏蔽效果和使用寿命，使得该屏蔽电缆可广泛应用于交通运输、军工、航空航天等对重量敏感的电磁防护领域。

本实用新型采用的技术方案是：

一种碳纳米材料减重屏蔽电缆，包括至少一根电缆芯及包覆在所述电缆芯表面的自内而外依次设置的绝缘层、内防护层、屏蔽层、防水纤维层及外防护层，所述屏蔽层由厚度20～100微米、宽度10～200毫米的碳纳米管薄膜或厚度0.05～1毫米、宽度为10～200毫米的石墨烯薄膜螺旋搭接缠绕而成，搭接量不少于2毫米。

进一步地，所述碳纳米管薄膜由浮动催化化学气相沉积法制得或由碳纳米管粉体制得，所述碳纳米管薄膜的密度为0.26g/cm³。

进一步地，所述石墨烯薄膜由石墨烯粉体制得，所述石墨烯薄膜的密度为0.1～0.6g/cm³。

进一步地，绝缘层由聚乙烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯、氟塑料、乙丙橡胶料或硅橡胶绝缘料制成。

进一步地，防水纤维层由防水纤维膜螺旋缠绕而成。

进一步地，内、外防护层由聚乙烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯、氟塑料、乙丙橡胶料或硅橡胶绝缘料制成。

本实用新型的有益效果：

1、采用碳纳米管薄膜屏蔽层，相比于采用金属屏蔽层，可以使屏蔽层减重85％以上(注：铁密度：7.8g/cm³，镍密度：8.9g/cm³，铜密度：8.9g/cm³，镁铝合金密度：1.7～2.7g/cm³，碳纳米管薄膜密度:0.26g/cm³)，且在15mhz～18ghz内的电磁屏蔽效能可达到60db以上。

2、采用石墨烯薄膜屏蔽层，相比于金属屏蔽层，可以使屏蔽层减重65％以上(注：铁密度：7.8g/cm³，镍密度：8.9g/cm³，铜密度：8.9g/cm³，镁铝合金密度：1.7-2.7g/cm³，碳纳米管薄膜密度:0.26g/cm³)，且在500mhz～40ghz内的电磁屏蔽效能可达到60db以上。

3、因

本技术：
由较薄的碳纳米管薄膜或石墨烯薄膜螺旋缠绕制成，缠绕过程中为了防止拉断不能采用较大的缠绕力，通过采用防水纤维层进一步将屏蔽层与内防护层牢固固定在一起，提高电缆的紧度，且提高电缆防水性能。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方案的碳纳米材料减重屏蔽电缆的结构示意图。

图2是图1横向剖视图。

图中：1：导线、2：绝缘层、3：内防护护套、4：屏蔽层、5：防水纤维层、6：外防护护套。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及一种优选的实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

参照图1、图2，本实施例提供一种碳纳米材料减重屏蔽电缆，包括四根导线1、包覆在每根导线1外表面的绝缘层2、内防护护套3、屏蔽层4、防水纤维层5和外防护护套6。内防护护套3包裹在四根导线的绝缘层2外周，屏蔽层4包覆在内防护护套3外周，防水纤维层5包覆在屏蔽层4外周，外防护护套6包覆在防水纤维层5外周。

屏蔽层4由密度为0.26g/cm³、厚度为50微米、宽度为100毫米的碳纳米管薄膜带螺旋缠绕而成，螺旋缠绕的搭接量为10毫米。碳纳米管薄膜由浮动催化化学气相沉积法制得或由碳纳米管粉体制得。例如：

浮动催化化学气相沉积法制备碳纳米管薄膜为现有技术，例如使用本申请的发明人2019.06.27日申请的cn110316720a硫、氮双掺杂碳纳米管薄膜及其制备方法中公布的方法。

碳纳米管粉体可以由电弧法、cvd法或者溶剂热法制备。成膜方式可以为浇筑成型烘干法、刮膜烘干法、相转化法、喷涂法等。

碳纳米材料薄膜作为一种新型纳米材料，与传统金属屏蔽材料相比，具有密度小，重量轻，使用寿命长，电磁屏蔽效果好等优势，可广泛应用于对重量敏感的电磁防护领域。

导线1为铜芯导线、铝芯导线或合金导线中的一种。

绝缘层2由聚氯乙烯、氟树脂或硅橡胶绝缘料等介电常数较低的高分子材料制成。

内防护护套3和外防护护套6的材质为聚烯烃材料或者三元乙丙橡胶材料，具有耐酸、抗老化的性能。

防水纤维层5由厚度为0.02毫米、宽度为100毫米的防水纤维膜螺旋缠绕而成，螺旋缠绕的搭接量为10毫米。防水纤维层5将屏蔽层4与内防护护套3牢牢固定在一起，提高了电缆的防水性能。

实施例2：

将实施例1中的碳纳米管薄膜屏蔽层更换为石墨烯薄膜屏蔽层，其中石墨烯薄膜屏蔽层由厚度为0.5毫米，宽度为10毫米的石墨烯薄膜带螺旋缠绕而成，螺旋缠绕的搭接量为2毫米。石墨烯薄膜带由石墨烯粉体制得，密度为0.1～0.6g/cm³。

石墨烯粉体可以是氧化还原法、cvd法、液相/固相剥离法、电弧放电法和超临界流体剥离法制备。

石墨烯薄膜的成膜方式可以为浇筑成型烘干法、刮膜烘干法、相转化法、喷涂法等。

综上所述，藉由本发明的上述技术方案，本发明以碳纳米材料薄膜替换传统屏蔽电缆中的金属屏蔽层，利用碳纳米材料的密度低、寿命长、物理化学性能稳定和电磁屏蔽效果好的特点，在保证屏蔽效果的前提下不但降低了现有屏蔽电缆的重量，拓宽了屏蔽电缆的使用范围，而且延长了电缆的使用寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种碳纳米材料减重屏蔽电缆，包括至少一根电缆芯及包覆在所述电缆芯表面的绝缘层，其特征在于，绝缘层的外表面依次包覆有内防护套、屏蔽层、防水纤维层及外防护套，所述屏蔽层由厚度20～100微米、宽度10～200毫米的碳纳米管薄膜或厚度0.05～1毫米、宽度为10～200毫米的石墨烯薄膜螺旋搭接缠绕而成，搭接量不少于2毫米。

2.根据权利要求1所述的碳纳米材料减重屏蔽电缆，其特征在于，所述碳纳米管薄膜由浮动催化化学气相沉积法制得或由碳纳米管粉体制得，所述碳纳米管薄膜的密度为0.26g/cm³。

3.根据权利要求1所述的碳纳米材料减重屏蔽电缆，其特征在于，所述石墨烯薄膜由石墨烯粉体制得，所述石墨烯薄膜的密度为0.1～0.6g/cm³。

4.根据权利要求1所述的碳纳米材料减重屏蔽电缆，其特征在于，绝缘层由聚乙烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯、氟塑料、乙丙橡胶料或硅橡胶绝缘料制成。

5.根据权利要求1所述的碳纳米材料减重屏蔽电缆，其特征在于，防水纤维层由防水纤维膜螺旋缠绕而成。

6.根据权利要求1所述的碳纳米材料减重屏蔽电缆，其特征在于，内、外防护套由聚乙烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯、氟塑料、乙丙橡胶料或硅橡胶绝缘料制成。

技术总结
本实用新型公开了一种碳纳米材料减重屏蔽电缆，包括至少一根电缆芯及包覆在所述电缆芯表面的自内而外依次设置的绝缘层、内防护层、屏蔽层、防水纤维层及外防护层，所述屏蔽层由厚度20～100微米、宽度10～200毫米的碳纳米管薄膜或厚度0.05～1毫米、宽度为10～200毫米的石墨烯薄膜螺旋搭接缠绕而成，搭接量不少于2毫米。本新型的屏蔽电缆结构简单，耐腐蚀，寿命长，质量轻且屏蔽效果优良。

技术研发人员：何占宇;曾培源;李建稳;沈健民
受保护的技术使用者：南京源昌新材料有限公司
技术研发日：2020.04.20
技术公布日：2020.11.24