一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆的制作方法

本发明属于电缆，尤其涉及一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆。

背景技术：

1、在现代科技发展中，电缆在通信、传输和控制系统中扮演着至关重要的角色。然而，由于电缆的物理特性，它们常常容易受到物理冲击、电磁干扰等因素的影响，这可能导致数据传输的中断或设备的损坏。尤其在高冲击和高电磁环境下，如石油开采、军事和航空航天等领域，电缆的性能和稳定性就显得尤为重要。

2、而传统的电缆设计，往往无法在高冲击和高电磁干扰环境下提供足够的防护。为了解决这个问题，科研人员和工程师们尝试了多种方法，包括使用更高强度的材料、增加电缆的层次和厚度等。但这些方法往往会增加电缆的重量和成本，而且在某些极端环境下，效果仍然不理想。

3、根据已公开的技术方案，公开号为cn104051066a的技术方案提出一种高强度的控制电缆，其通过内部线芯成组地进行8字型绕制，从而实现电缆的整体强度提高；公告号为us08240119b2的技术方案提出的高强度电缆通过在外涂层中使用一种具有非金属增强元件的扭曲外层，从而加强电缆的抗扭曲能力；公开号为jp2006169714a提出一种高强度纤维复合材料电缆，通过在外缆套料中采用特殊加工工艺的单捻纱，使得电缆具有弯曲均匀的轴向力和形状稳定的特点。

4、以上技术方案均提出通过电缆的材质或结构的静态技术方案，增强电缆本身的强度，然而通过这类型静态设计的技术无法适应动态冲击力变化范围更为宽泛的冲击工况，因此还需要提出更多优化的技术方案。

5、背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，公开了一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，属于电缆技术领域。该电缆包括导芯、屏蔽层、编织层和外层。其中所述屏蔽层通过退火软铜丝编织的电磁屏蔽层实现高频电磁干扰的屏蔽。所述外层上间隔设置有功能层和附着层；功能层由两个电极层和致动层构成，致动层由两种电活性离子聚合物形成，以在电缆受到冲击时，通过向电极压施加电压而使外层产生膨胀或收缩，从而改变电缆的硬度和强度。并且所述电活性离子聚合物为非牛顿流体，可以进一步使电缆能够承受瞬间施加的冲击力。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，所述电缆自内而外依次包括导芯(1)、屏蔽层(2)、编织层(3)和外层(4)；

4、所述外层(4)中沿第一方向，即电缆长度方向上间隔设置有功能层(6)以及附着层(7)；其中所述功能层(6)包括以下多个组成部分：

5、第一电极层(41)；以及与所述第一电极层相对且隔开的

6、第二电极层(42)；以及

7、导电流体；以及电性耦合到所述第一电极层，并与所述第二电极层通过所述导电流体产生流动性互动的致动层(43)；

8、其中，所述致动层(43)包括：以第一电活性离子聚合物形成的第一聚合物层；以及由第二电活性离子聚合物形成的第二聚合物层；所述第一电活性离子聚合物和第二电活性离子聚合物在施加外部电势时产生膨胀或收缩；

9、并且，所述第二电活性离子聚合物的硬度值高于所述第一电活性离子聚合物的硬度值；所述第一聚合物层和第二聚合物层被配置为将施加在所述第一聚合物层上的力传递到将力进行衰减的第二聚合物层上；

10、通过设置于电缆内部或者外置的传感器感知冲击力，并由此向所述第一聚合物层和/或第二聚合物层施加电压从而使所述外层(4)的硬度和强度在短时间内变高，从而提高电缆的抗冲击能力；

11、优选地，所述第一聚合物层和第二聚合物层被配置为直接接触，或者由柔软或弹性物料隔开；

12、优选地，每段所述功能层(6)的第一电极层(41)以及第二电极层(42)通过导体电性连接到相邻的一段功能层(6)的第一电极层(41)以及第二电极层(42)，并且最终将导体接入电源，以提供使每段功能层(6)的第一电极层(41)以及第二电极层(42)具有使致动层(43)产生形变用的电压；

13、优选地，相邻的一段所述功能层与一段所述附着层在第一方向上的长度比例n的数值，通过以下计算方式确定：

14、

15、上式中，d是功能层(6)的厚度，d是电缆的设计直径，m是电缆抗冲击力的设计上限，t是电缆的最高设计工作温度；k1和k2是由相关技术人员通过实验计算确定的计算系数；e是自然对数；

16、优选地，所述第一电活性离子聚合物的交联密度至少为交联剂或线性单体的1.5％～6.0％体积或重量比例；第二电活性离子聚合物的交联密度小于1.5％的交联剂或线性单体的体积或重量比例；

17、优选地，所述第二电活性离子聚合物针对每一种交联剂的交联密度比例均比所述第一电活性离子聚合物的交联密度高2.50％；

18、优选地，所述导电流体包括以下物质中的一种或一种以上的组合：离子液体、离子凝胶或含有导电纳米颗粒的流体；

19、优选地，所述导芯(1)的数量为一根或以上；当具有两根或以上导芯(1)时，多根导芯(1)以绞合的方式扭转从而互相之间变得紧密；

20、其中，所述导芯(1)自内而外依次包括导体(11)和绝缘层(12)，所述绝缘层(12)挤包在所述导体(11)外侧，所述导体(11)为镀银软铜线制成的，所述绝缘层(12)为聚全氟乙丙烯材质制成的；并且在在绝缘层(2)之外涂有粒径小于1000目的超细滑石粉；

21、并且在导芯(1)之间以及导芯(1)与屏蔽层(2)之间填充有填料(5)；所述填料为橡胶；

22、优选地，所述屏蔽层(2)采用退火软铜丝编织，其编织密度大于等于80％；

23、进一步的，提出一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆的制备方法；所述制备方法包括以下步骤：

24、s100：制备导芯，将导体采用绝缘层进行挤出包覆，形成单根导芯；

25、s200：在绝缘层之外涂覆超细滑石粉；

26、s300：在导芯之间以及导芯与屏蔽层之间填充填料；

27、s400：通过内钢带铠装结构或者内钢丝铠装结构制备屏蔽层；将所述屏蔽层套设于导芯外侧；

28、s500：在所述屏蔽层外侧套设编织层；

29、s600：将所述外层通过层压法套设于所述编织层外侧；

30、s700：为功能层(6)的导体做出接电端口。

31、本发明所取得的有益效果是：

32、1.本发明的电缆引入了电活性离子聚合物和导电流体，这使得电缆在受到冲击时可以通过改变硬度和强度来抵抗冲击力，从而显著提高电缆的抗冲击和防爆性能；

33、2.本发明的电缆通过采用高密度的退火软铜丝编织屏蔽层，可以有效地抵抗电磁干扰，保障数据传输的稳定性和准确性；

34、3.本发明的电缆采用的电活性离子聚合物能在施加电压时产生膨胀或收缩，这使得电缆能够在各种极端环境(如高温、低温、高压、低压)下保持稳定性能，可以广泛应用于各类型特殊的行业领域。