一种新型石墨烯增强铝导线及其制备方法
阅读说明：本技术 一种新型石墨烯增强铝导线及其制备方法 (Novel graphene reinforced aluminum wire and preparation method thereof ) 是由 俞梦孙 叶伦良 陈锦波 李娟� 于 2021-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及导线技术领域,且公开了一种新型石墨烯增强铝导线,包括线芯、屏蔽层和保护层；所述线芯外侧设有屏蔽层,且屏蔽层的外侧设有保护层。该新型石墨烯增强铝导线采用石墨烯铝合金为线芯,其导电性强,相比铝合金具有更强的导电性能,且在导热、耐磨、减震上根据优势,配合屏蔽层能降低电缆半导电屏蔽体积的电阻率,提高均化电场,有利于电力传导。(The invention relates to the technical field of wires and discloses a novel graphene reinforced aluminum wire which comprises a wire core, a shielding layer and a protective layer; the sinle silk outside is equipped with the shielding layer, and the outside of shielding layer is equipped with the protective layer. This novel graphite alkene reinforcing aluminum wire adopts the graphite alkene aluminum alloy to be the sinle silk, and its electric conductivity is strong, compares the aluminum alloy and has stronger electric conductive property, and according to the advantage on heat conduction, wear-resisting, the shock attenuation, the resistivity that the cooperation shielding layer can reduce the semi-conductive shielding volume of cable improves the homogenization electric field, is favorable to the power conduction.)
技术领域
本发明涉及导线技术领域，具体为一种新型石墨烯增强铝导线及其制备方法。
背景技术
铝合金电力电缆是以铝合金材料为导体，采用特殊辊压成型型线绞合生产工艺和退火处理等先进技术的新型材料电力电缆。合金电力电缆弥补了以往纯铝电缆的不足，虽然没有提高了电缆的导电性能，但弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等却大大提高，能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定。
近些年，随着石墨烯及类石墨烯材料制备和分散技术的飞速发展，石墨烯材料具有更高的强度、更高的模量、更大的比表面积和更好的延伸性能，少量石墨烯的加入即可显著提高金属的导电性、抗拉强度和屈服强度等性能。
针对石墨烯的优点，我们采用铝合金作为材料，研究出一种新型石墨烯增强铝导线及其制备方法。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种新型石墨烯增强铝导线及其制备方法。
本发明提供如下技术方案：一种新型石墨烯增强铝导线，包括线芯、屏蔽层和保护层；
所述线芯外侧设有屏蔽层，且屏蔽层的外侧设有保护层。
优选的，所述线芯由石墨烯铝合金制成。
优选的，所述屏蔽层为石墨烯半导体材料制成。
优选的，所述保护层由玻璃纤维编织而成，且外层涂一层硅胶。
一种新型石墨烯增强铝导线的制备方法，包括以下操作：
S1、石墨烯纳米片放入球磨机中进行研磨，并加入粒径为10um的7075铝合金粉末为基体进行混合，之后对混合粉末通过放电等离子烧结技术，将两者烧制成合金，并通过热处理、拉丝、捻股工艺形成合金线芯；
S2、以石墨烯半导体材料为屏蔽层对线芯进行包覆；
S3、利用玻璃纤维在屏蔽层上编织保护层，并以硅胶对玻璃纤维进行涂覆，形成完整的导线。
优选的，所述石墨烯纳米片粉末和铝合金粉末的分量按照为1:8.23进行配比。
优选的，所述合金线芯形成后在其表面涂覆一层绝缘材料。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
该新型石墨烯增强铝导线采用石墨烯铝合金为线芯，其导电性强，相比铝合金具有更强的导电性能，且在导热、耐磨、减震上根据优势，配合屏蔽层能降低电缆半导电屏蔽体积的电阻率，提高均化电场，有利于电力传导；
另外其制备方法可大规模生产，针对铝中石墨烯的团聚，采用球磨法，能显著改善石墨烯在铝中的团聚行为，球磨能使铝粉颗粒细化，石墨烯片层进一步减薄，球磨混粉还能改善石墨烯与铝的界面润湿行为，球磨过程中伴随着电荷的转移，变形后的铝粉颗粒表面有一定的电子富集，这样一些带电的离子能够吸附石墨烯，使石墨烯与铝粉颗粒充分接触，提高了界面结合力，如此生产出的线芯性能更强，配合屏蔽层和保护层，可大规模生产。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1、线芯；2、屏蔽层；3、保护层。
具体实施方式
为了使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参阅图1，一种新型石墨烯增强铝导线，包括线芯1、屏蔽层2和保护层3；所述线芯1外侧设有屏蔽层2，且屏蔽层2的外侧设有保护层3。
所述线芯1由石墨烯铝合金制成。
所述屏蔽层2为石墨烯半导体材料制成。
所述保护层3由玻璃纤维编织而成，且外层涂一层硅胶。
实施例1
一种新型石墨烯增强铝导线的制备方法，包括以下操作：
首先要洗涤球磨罐和不锈钢球并烘干，保证球磨罐以及不锈钢球的清洁，然后在，两个不锈钢球磨罐中分别加入由电子天平称取相同质量的铝合金粉末和石墨烯粉末，用螺栓将球磨罐，上紧后，以200r/min速度研磨，球磨前要打开球磨罐气孔螺栓，使用压力泵与球磨罐的透气孔连接抽取真空并拧紧螺栓；
设置研磨4h，工艺完成后，拧下螺栓，用药匙取出粉末，放于封装袋中，并用真空包装机对粉末抽取真空；
对相同质量的复合粉末进行SPS烧结，将混合粉体放入到圆柱形石墨模具中，随后关闭烧结炉阀门，关闭真空阀，进行抽真空，待真空度降到6Pa以下，位移清零，启动数据记录后开始进行工艺，完成烧结过程，最终形成石墨烯铝合金；
以石墨烯半导体材料为屏蔽层对线芯进行包覆，利用玻璃纤维在屏蔽层上编织保护层，并以硅胶对玻璃纤维进行涂覆，形成完整的导线。
实施例2
一种新型石墨烯增强铝导线的制备方法，包括以下操作：
采用TXZ-25中频感应加热设备将纯铝棒加热到700℃左右，加热功率为200W，然后加入称量好的用铝箔包裹的石墨烯，在功率为170℃、700℃左右保温30min，使得石墨烯和铝溶液能够有一个润湿过程，接着采用Ymnl-1800Y超声破碎机对上述混合物进行超声分散作用，超声功率为720W，超声作用时间为3min，最后将超声作用后的混合液倒入预置好的模具中，凝固成型最终形成石墨烯铝合金；
以石墨烯半导体材料为屏蔽层对线芯进行包覆，利用玻璃纤维在屏蔽层上编织保护层，并以硅胶对玻璃纤维进行涂覆，形成完整的导线。
实施例3
采用球磨机对石墨烯粉末进行加工，并将加工后的粉末进行超声处理30分钟将其分散在无水乙醇溶剂中；
将粉末均匀地分散在乙醇后，每5分钟后加入Al粉末，加入粉末后，将混合溶液超声并辅助机械搅拌处理2h，之后将混合溶液烘箱中在60℃下干燥7小时以除去乙醇；
将干燥的粉末在真空条件下进行放电等离子体烧结炉中烧结，使用的最大压力和温度分别为50MPa和550℃，保持时间40分钟，得到石墨烯铝导线；
以石墨烯半导体材料为屏蔽层对线芯进行包覆，利用玻璃纤维在屏蔽层上编织保护层，并以硅胶对玻璃纤维进行涂覆，形成完整的导线。
实验
由此可看出，该导线性能相比铝导线性能更强。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
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