一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明电光源领域，具体涉及一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法。
【背景技术】
[0002]气体电光源是由气体、金属蒸气或几种气体与金属蒸气的混合放电而发光，通过气体放电将电能转换为光的一种电光源。气体放电的种类很多，用得较多的是辉光放电和弧光放电。辉光放电一般用于霓虹灯和指不灯。弧光放电可有很强的光输出，照明光源都米用弧光放电。荧光灯、高压汞灯、钠灯和金属卤化物灯是应用最多的照明用气体电光源。气体电光源的转换效率高，电能供给稳定，控制和使用方便，安全可靠，已成为民用和公共场所照明的主要光源。各种气体电光源都由泡壳、电极和放电气体构成，基本结构大同小异。泡壳与电极之间是真空气密封接，泡壳内充有放电气体。在气体电光源中，电极起着及其重要的作用。由于在点灯过程中，处于高温下电极的蒸发和溅射使电子发射材料损失，电极腐蚀变形，灯泡也因电极材料在泡壳上沉积而发黑。所以可以说电极决定了灯的寿命。在实际燃点中，电极温度从顶端到与放电管封接点，是一个由高到低的分布，顶端温度最高。电极材料钨的熔点是3650K，点灯过程中，过高的电极温度会使电极腐蚀加重，使管壁过早发黑，进而降低灯的光通维持率、降低灯的使用寿命；另一方面，电极温度过低又不利于电子发射，造成离子轰击加剧，电极溅射严重，同时，因为钍钨电极在粉末冶金和压延磨抛过程中会发生放射性污染在欧美一些国家已限制生产。因此如何进一步增强气体电光源的光效和延长使用寿命，解决气体电光源电极的启动电压高，易溅射，腐蚀和放射性污染等问题，是气体电光源发展期待解决的问题。
[0003]石墨烯(Graphene)的命名来自英文的graphite (石墨)+ -ene (烯类结尾)。它一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?海姆和康斯坦丁 ?诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
[0004]石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小，同时，石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/ (πι.Κ)，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15 000 cm2 / (V.s)，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10_6Ω.cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯由于其独特的结构与物理化学性质受到国内外学术界的广泛关注。尤其基于石墨烯优良的导电性能及二维平面结构，其作为电极材料在储能器件及光电器件等方面的应用日益引起社会各界的广泛关注。
[0005]石墨烯与石英具有很好的亲和力，把石墨烯和光纤结合在一起，形成一种新的石墨烯电光缆，是解决目前电光缆处在问题的一条很好的解决方案。
【发明内容】
[0006]为了解决现有气体电光源电极存在的问题，实现气体电光源电极长寿命易发射电子，降低启动电压等优良性能。本发明提供一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法。本发明为实现其目的所采取的技术方案:一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法，包括:钨杆，钨铌合金引线，钍钨合金丝，石墨烯薄膜层。其特征在于气体电光源电极的主杆为钨杆，钨杆的一端连接钨铌合金引线，另一端缠绕钍钨合金丝，在钍钨合金丝及部分钨杆上附着一层石墨烯薄膜层，进一步的石墨烯薄膜层为1-20层，优选的为10层。
[0007]优选的钍钨合金丝的钍钨合金成分中，按重量百分比，钨的含量为97-100%，钍的含量为0-2.7%。
[0008]优选的钍钨合金丝的直径为0.1-lmm，钍钨合金丝紧密的缠绕在钨杆的一端，两根合金丝之间距离为0.001-0.1mm。
[0009]优选的优选的钍钨合金丝可以单独缠绕为螺线管，螺线管的两端缠绕在钨杆上。
[0010]优选的石墨烯薄膜在钍钨合金丝及钨杆上直接生长，在一定的石墨烯悬浊液中加入韦土鹤合金丝及鹤杆，经超声振汤，使石墨稀结晶生长在社鹤合金丝及鹤杆上。
[0011]优选的石墨烯薄膜在钍钨合金丝及钨杆的生长方式，可以是无氧环境下热化学气象沉降法和等离子无氧化学气象沉降法在钍钨合金丝及钨杆上生长石墨烯薄膜。
[0012]优选的石墨烯薄膜在钍钨合金丝及钨杆的生长方式，可以是含碳的单质或化合物可以粘附在钍钨合金丝及钨杆上或在钍钨合金丝及钨杆旁边，通过气化结晶的方式，使石墨烯薄膜生长在钍钨合金丝及钨杆上。
[0013]本发明的有益效果
1、由于采用了石墨烯作为电子发射体，大大降低了电极的触发电压，减少电极溅射。
[0014]2、采用石墨烯包裹钍钨合金丝设计，大大加强了钍钨合金丝的韧度和强度，延长了电极的使用寿命。
[0015]由于采用了上述技术方案，从而使本发明实解决传统气体电光源电极应用的制约条件，石墨烯钍钨有机结合，实现了电极高效，长寿命，安全可靠，有利于电光源事业的发展。
【附图说明】
[0016]以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0017]图1、图2为本发明结构示意图:
1、钨杆，2、钨铌合金引线，3、钍钨合金丝，4、石墨烯薄膜层。
【具体实施方式】
[0018]结合具体实施例和附图对本发明作进一步介绍，一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法:钨杆1，钨铌合金引线2，钍钨合金丝3，石墨烯薄膜层4。其特征在于气体电光源电极的主杆为钨杆1，钨杆1的一端连接钨铌合金引线2，另一端缠绕钍钨合金丝3，在钍钨合金丝3及部分钨杆1上附着一层石墨烯薄膜层4，进一步的石墨烯薄膜层4为1-20层，优选的为10层。
[0019]优选的钍钨合金丝3的钍钨合金成分中，按重量百分比，钨的含量为97-100%，钍的含量为0-2.7%。
[0020]优选的钍钨合金丝3的直径为0.1-lmm,钍钨合金丝3紧密的缠绕在钨杆1的一端，两根合金丝3之间距离为0.001-0.1mm。
[0021]优选的优选的钍钨合金丝3可以单独缠绕为螺线管，螺线管的两端缠绕在钨杆1上。
[0022]实施例:选用一根已缠绕钍钨合金丝3的钨杆电极，在一定空间内通过化学气象沉降方式，使用甲烷等含碳气体作为碳源，在1300-150(TC进行石墨烯薄膜层4的生长，具体步骤如下，步骤一:钍钨合金丝4及钨杆1表面预处理，在800-100(TC和无氧情况下是钍钨合金丝4及钨杆1的表面产生合适的着碳位点，时间为10-30分钟；步骤二:将产生着碳位点的钍钨合金丝4及钨杆1冷却至100-200°C ;步骤三:把产生着碳位点的钍钨合金丝4及钨杆1再次升温至1300-1500°C，并通入甲烷等含碳气体，使甲烷等含碳气体在高温下分解，释放碳原子，时间为30-120分钟，慢慢地在钍钨合金丝4及钨杆1表面上生长石墨烯薄膜4 ;步骤四:缓慢降温至室温，取出表面生长有石墨烯薄膜4的钍钨合金丝4及钨杆1，把钨杆1的另一端与钨铌合金引线2焊接起来，构成整个气体电光源电石墨烯电极。
[0023]上述实施例只是说明本发明的技术构思及特点，其目的是让本领域的普通技术人员能够了解本发明的特点并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本
【发明内容】
的实质所进行的等效变化或修饰，均应涵盖在本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种鹤基石墨烯气体电光源电极及制作方法，包括:鹤杆，鹤铌合金引线，社鹤合金丝，石墨烯薄膜层；其特征在于气体电光源电极的主杆为钨杆，钨杆的一端连接钨铌合金引线，另一端缠绕钍钨合金丝，在钍钨合金丝及部分钨杆上附着一层石墨烯薄膜层。2.根据权利要求1所述的一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法，其特征在于钍钨合金丝及部分钨杆上附着一层石墨烯薄膜层为1-20层。3.根据权利要求1所述的一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法，其特征在于钍钨合金丝的钍钨合金成分中，按重量百分比，钨的含量为97-100%，钍的含量为0-2.7%。4.根据权利要求1或3所述的一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法，其特征在于钍钨合金丝的直径为0.1-lmm，钍钨合金丝紧密的缠绕在钨杆的一端，两根合金丝之间距离为 0.001-0.1mm。5.根据权利要求1或3所述的一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法，其特征在于钍钨合金丝可以单独缠绕为螺线管，螺线管的两端缠绕在钨杆上。6.根据权利要求1所述的一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法，其特征在于石墨烯薄膜在钍钨合金丝及钨杆上直接生长，在一定的石墨烯悬浊液中加入钍钨合金丝及钨杆，经超声振荡，使石墨烯结晶生长在钍钨合金丝及钨杆上。7.根据权利要求1所述的一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法，其特征在于石墨烯薄膜在钍钨合金丝及钨杆的生长方式，可以是无氧环境下热化学气象沉降法和等离子无氧化学气象沉降法在钍钨合金丝及钨杆上生长石墨烯薄膜。8.根据权利要求1所述的一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法，其特征在于石墨烯薄膜在钍钨合金丝及钨杆的生长方式，可以是含碳的单质或化合物可以粘附在钍钨合金丝及钨杆上或在钍钨合金丝及钨杆旁边，通过气化结晶的方式，使石墨烯薄膜生长在钍钨合金丝及钨杆上。
【专利摘要】一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法，包括：钨杆，钨铌合金引线，钍钨合金丝，石墨烯薄膜层。其特征在于气体电光源电极的主杆为钨杆，钨杆的一端连接钨铌合金引线，另一端缠绕钍钨合金丝，在钍钨合金丝及部分钨杆上附着一层石墨烯薄膜层，进一步的石墨烯薄膜层为1-20层，优选的为10层。
【IPC分类】H01J9/02, H01J61/04
【公开号】CN105405738
【申请号】CN201410464006
【发明人】王干
【申请人】王干
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2014年9月13日