一种超柔介质软波导及其制备方法
阅读说明：本技术 一种超柔介质软波导及其制备方法 (Super-soft medium flexible waveguide and preparation method thereof ) 是由 薛秉轩 于 2021-06-03 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种超柔介质软波导及其制备方法,属于软波导技术领域。介质填充体、绕包波导管、编织加强层和耐高温外护套从内之外依次设置构成了软波导组件,优化介质填充体组成,使得波导管内无需内部充气,保证了内部干燥,降低维护难度和成本；铜扁带或镀银铜扁带螺旋绕包在低损耗介质填充体上的制备工艺,为波导管提供了可弯曲的柔软特性,降低了敷设难度和敷设成本,拓宽了波导的应用范围；低损耗介质填充体的挤出制备工艺,提升了生产效率,减少了生产难度和成本；编织加强层和耐高温外护套的使用,不仅增加了柔性波导的机械物理性能,同时提供了更宽泛的工作温度范围,适合推广使用。(The application provides an ultra-soft medium flexible waveguide and a preparation method thereof, and belongs to the technical field of flexible waveguides. The medium filling body, the wrapped waveguide tube, the woven reinforcing layer and the high-temperature-resistant outer sheath are sequentially arranged from inside to outside to form a soft waveguide component, and the composition of the medium filling body is optimized, so that the interior of the waveguide tube is not required to be inflated, the interior is ensured to be dry, and the maintenance difficulty and cost are reduced; the preparation process of spirally wrapping the copper flat belt or the silver-plated copper flat belt on the low-loss dielectric filling body provides a flexible soft characteristic for the waveguide tube, reduces laying difficulty and laying cost, and widens the application range of the waveguide; the extrusion preparation process of the low-loss dielectric filling body improves the production efficiency and reduces the production difficulty and cost; the use of the woven reinforcing layer and the high-temperature-resistant outer sheath not only increases the mechanical and physical properties of the flexible waveguide, but also provides a wider working temperature range, and is suitable for popularization and use.)
技术领域
本申请涉及软波导领域，具体而言，涉及一种超柔介质软波导及其制备方法。
背景技术
发明人经研究发现，传统波纹管波导具有一定的缺陷，在实际应用中工作时，受工作环境的温差变化的影响较大，昼间阳光照射，温度上升；夜间降温或降雨，导致昼夜温差疾速变化，形成较大的气压压差，易使得外部水蒸气进入波导管内，从而影响波导管衰减以及反射性能。因此，需要定期维护干燥空气的充气机设备才能保证管内干燥。且传统波导管难以弯折，所以经常会出现安装难度大，维护难度大，金属波导管老化等问题，增加敷设成本以及维护成本。
同时因现有金属制波导管制备工艺，通常需要经过若干成型模形成管状，采用氩弧焊接工艺处理接缝处，再经由定径模定径，才能形成所要求直径的波导铜管，生产工艺繁琐复杂，生产成本难以下降，如何发明一种超柔介质软波导及其制备方法来改善这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为了弥补以上不足，本申请提供了一种超柔介质软波导及其制备方法，旨在改善上述背景技术中出现的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种超柔介质软波导，包括软波导组件，所述软波导组件包括介质填充体、绕包波导管、编织加强层和耐高温外护套，所述绕包波导管螺旋缠绕在介质填充体外表面，所述编织加强层成网状编织包覆于绕包波导管外壁上，所述耐高温外护套包覆于编织加强层的外壁。
在一种具体的实施方案中，所述介质填充体为低密度聚四氟乙烯。
在一种具体的实施方案中，所述低密度聚四氟乙烯为低密度聚四氟乙烯悬浮粉。
在一种具体的实施方案中，所述绕包波导管材质为铜扁带或镀银铜扁带中的一种。
在一种具体的实施方案中，所述编织加强层材质为镀锡丝或镀银编织丝中的一种。
在一种具体的实施方案中，所述耐高温外护套材质为PVE、PE、FEP或PFA中的一种。
在一种具体的实施方案中，所述介质填充体是横截面为椭圆形或矩形的推挤模具制备成型。
第二方面，本申请实施例提供了一种超柔介质软波导的制备方法，包括如下步骤：
步骤A：介质填充体的制备，制备工艺过程中，先将低密度聚四氟乙烯悬浮粉和ISOPAR溶剂油按配比完成混合，使用糊状挤出的加工方式，通过横截面为椭圆形或矩形的推挤模具制备成型；然后通过高温烧结炉，在温度170℃-200℃的范围内，将溶剂油充分挥发，得到低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体；
步骤B：绕包波导管的制备，将铜扁带或镀银铜扁带螺旋缠绕在低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体外壁上，绕包波导管制备完成；
步骤C：编织加强层的包覆，将镀锡丝或镀银铜丝交叉编织包覆在绕包波导管的外壁上，完成编织加强层的制备；
步骤D：在编织加强层的外壁上挤塑，包覆耐高温外护套。
有益效果：本申请一种超柔介质软波导及其制备方法，介质填充体、绕包波导管、编织加强层和耐高温外护套从内之外依次设置构成了软波导组件，优化介质填充体组成，介质填充体为低密度聚四氟乙烯材质，使得波导管内无需内部充气，保证了内部干燥，降低维护难度和成本；铜扁带或镀银铜扁带螺旋绕包在低损耗介质填充体上的制备工艺，为波导管提供了可弯曲的柔软特性，降低了敷设难度和敷设成本，拓宽了波导的应用范围；低损耗介质填充体的挤出制备工艺，提升了生产效率，减少了生产难度和成本；编织加强层和耐高温外护套的使用，不仅增加了柔性波导的机械物理性能，同时提供了更宽泛的工作温度范围，适合推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本申请实施方式提供的超柔介质软波导结构示意图；
图2为本申请实施方式提供的图1中介质填充体截面为椭圆形时的A-A剖视结构示意图；
图3为本申请实施方式提供的图1中介质填充体截面为矩形时的A-A剖视结构示意图。
图中：100-软波导组件；110-介质填充体；120-绕包波导管；130-编织加强层；140-耐高温外护套。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
请参阅图1、图2和图3，本申请提供一种超柔介质软波导，包括软波导组件100，软波导组件100包括介质填充体110、绕包波导管120、编织加强层130和耐高温外护套140，绕包波导管120螺旋缠绕在介质填充体110外表面，编织加强层130成网状编织包覆于绕包波导管120外壁上，耐高温外护套140包覆于编织加强层130的外壁。
在一些具体的实施方案中，介质填充体110为低密度聚四氟乙烯，低密度聚四氟乙烯为低密度聚四氟乙烯悬浮粉。需要说明的是，介质填充体在挤出成型的过程中，需要混合一定比例的ISOPAR溶剂油作为挤出助剂，使得聚四氟乙烯悬浮粉在工艺过程中更容易挤出成型(混合过程中低密度聚四氟乙烯悬浮粉原料组分占百分比为70％，ISOPAR溶剂油原料组分占百分比为30％)；再经过高温烧结炉，在温度170℃-200℃的范围内，将溶剂油充分挥发掉，得到低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体110。
通过设置上的介质填充体110，使用低密度聚四氟乙烯悬浮粉作为低介电常数低损耗介质填充体的材质，可以做绕包波导管的支撑物，使得绕包波导管结构稳定且具有柔软的特性；另外，该低密度聚四氟乙烯介电常数1.6至1.8，填充体的材质具有超低的介电常数，使得波导具有很低的传输损耗；低介电常数填充物的使用，使得波导管内不会进入各种污物和潮湿气体；
此外，该介质填充体110还具有耐高低温特性，低介电常数低损耗耐高低温介质填充体以及外护套材质的使用使得柔性免充气波导同时具有耐高低温的特性，该介质填充体110能够正常工作范围：-55℃-+200℃，保证了柔性低介电常数低损耗耐高低温波导在不同温度条件的工作环境中的可靠性。
在本实施例中，绕包波导管120材质为铜扁带或镀银铜扁带中的一种。通过上的绕包波导管120设计，采用在低介电常数低损耗介质填充物外壁上缠绕铜扁带或镀银铜扁带，形成绕包式的波导管，用以取代传统的波纹波导管和压接型导体，使得波导管和低介电常数低损耗介质填充物的组成结构不仅仅具有优异的导电性，同时获得更加出色的弯曲特性。在实际应用中更易于弯曲，适用于狭小空间敷设，可节省敷设成本以及提高敷设效率。
需要说明的是，铜扁带或镀银铜扁带的厚度控制在0.04mm至0.08mm之间，在选用镀银铜丝编织时，85℃<工作温度<200℃，在选用镀锡丝编织时，工作温度<85℃时。
在一种具体的实施方案中，编织加强层130材质为镀锡丝或镀银编织丝中的一种。通过上的编织加强层130设计，使得绕包波导管可以在获得增加抗拉强度和抗压强度的同时，提高超柔介质软波导的电磁屏蔽功能。
耐高温外护套140材质为PVE、PE、FEP或PFA中的一种。外护套选用耐腐蚀、绝缘性好的PVE、PE、FEP或PFA，使用时，-55℃至+200℃的工作环境时，可使用FEP，PFA，-20℃至+85℃的工作环境时，可使用PVC，PE，根据实际需要来选择耐高温外护套140的实际材质，故不再详细赘。
在一种具体的实施方案中，介质填充体110是横截面为椭圆形或矩形的推挤模具制备成型，椭圆形和矩形状态的介质填充体110分别如图2和图3所示。需要说明的是，该低介电常数低损耗耐高低温介质填充体根据不同尺寸填充需要选用不同的尺寸和形状的挤出模具。
本申请实施例还提供了一种超柔介质软波导的制备方法，包括如下步骤：
步骤A：介质填充体110的制备，制备工艺过程中，先将低密度聚四氟乙烯悬浮粉和ISOPAR溶剂油按配比完成混合，使用糊状挤出的加工方式，通过横截面为椭圆形或矩形的推挤模具制备成型；然后通过高温烧结炉，在温度170℃-200℃的范围内，将溶剂油充分挥发掉，得到低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体110；
步骤B：绕包波导管120的制备，将铜扁带或镀银铜扁带螺旋缠绕在低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体110外壁上，绕包波导管120制备完成；
步骤C：编织加强层130的包覆，将镀锡丝或镀银铜丝交叉编织包覆在绕包波导管120的外壁上，完成编织加强层130的制备；
步骤D：在编织加强层130的外壁上挤塑，包覆耐高温外护套140。
实施例2
请参阅图1、图2和图3，本申请提供一种超柔介质软波导，包括软波导组件100，软波导组件100包括介质填充体110、绕包波导管120、编织加强层130和耐高温外护套140，绕包波导管120螺旋缠绕在介质填充体110外表面，编织加强层130成网状编织包覆于绕包波导管120外壁上，耐高温外护套140包覆于编织加强层130的外壁。
在一些具体的实施方案中，介质填充体110为低密度聚四氟乙烯，低密度聚四氟乙烯为低密度聚四氟乙烯悬浮粉。需要说明的是，介质填充体在挤出成型的过程中，需要混合一定比例的ISOPAR溶剂油作为挤出助剂，使得聚四氟乙烯悬浮粉在工艺过程中更容易挤出成型(混合过程中低密度聚四氟乙烯悬浮粉原料组分占百分比为71％，ISOPAR溶剂油原料组分占百分比为29％)；再经过高温烧结炉，在温度170℃-200℃的范围内，将溶剂油充分挥发掉，得到低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体110。
通过设置上的介质填充体110，使用低密度聚四氟乙烯悬浮粉作为低介电常数低损耗介质填充体的材质，可以做绕包波导管的支撑物，使得绕包波导管结构稳定且具有柔软的特性；另外，该低密度聚四氟乙烯介电常数1.6至1.8，填充体的材质具有超低的介电常数，使得波导具有很低的传输损耗；低介电常数填充物的使用，使得波导管内不会进入各种污物和潮湿气体；
此外，该介质填充体110还具有耐高低温特性，低介电常数低损耗耐高低温介质填充体以及外护套材质的使用使得柔性免充气波导同时具有耐高低温的特性，该介质填充体110能够正常工作范围：-55℃-+200℃，保证了柔性低介电常数低损耗耐高低温波导在不同温度条件的工作环境中的可靠性。
在本实施例中，绕包波导管120材质为铜扁带或镀银铜扁带中的一种。通过上的绕包波导管120设计，采用在低介电常数低损耗介质填充物外壁上缠绕铜扁带或镀银铜扁带，形成绕包式的波导管，用以取代传统的波纹波导管和压接型导体，使得波导管和低介电常数低损耗介质填充物的组成结构不仅仅具有优异的导电性，同时获得更加出色的弯曲特性。在实际应用中更易于弯曲，适用于狭小空间敷设，可节省敷设成本以及提高敷设效率。
需要说明的是，铜扁带或镀银铜扁带的厚度控制在0.04mm至0.08mm之间，在选用镀银铜丝编织时，85℃<工作温度<200℃，在选用镀锡丝编织时，工作温度<85℃时。
在一种具体的实施方案中，编织加强层130材质为镀锡丝或镀银编织丝中的一种。通过上的编织加强层130设计，使得绕包波导管可以在获得增加抗拉强度和抗压强度的同时，提高超柔介质软波导的电磁屏蔽功能。
耐高温外护套140材质为PVE、PE、FEP或PFA中的一种。外护套选用耐腐蚀、绝缘性好的PVE、PE、FEP或PFA，使用时，-55℃至+200℃的工作环境时，可使用FEP，PFA，-20℃至+85℃的工作环境时，可使用PVC，PE，根据实际需要来选择耐高温外护套140的实际材质，故不再详细赘。
在一种具体的实施方案中，介质填充体110是横截面为椭圆形或矩形的推挤模具制备成型，椭圆形和矩形状态的介质填充体110分别如图2和图3所示。需要说明的是，该低介电常数低损耗耐高低温介质填充体根据不同尺寸填充需要选用不同的尺寸和形状的挤出模具。
本申请实施例还提供了一种超柔介质软波导的制备方法，包括如下步骤：
步骤A：介质填充体110的制备，制备工艺过程中，先将低密度聚四氟乙烯悬浮粉和ISOPAR溶剂油按配比完成混合，使用糊状挤出的加工方式，通过横截面为椭圆形或矩形的推挤模具制备成型；然后通过高温烧结炉，在温度170℃-200℃的范围内，将溶剂油充分挥发掉，得到低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体110；
步骤B：绕包波导管120的制备，将铜扁带或镀银铜扁带螺旋缠绕在低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体110外壁上，绕包波导管120制备完成；
步骤C：编织加强层130的包覆，将镀锡丝或镀银铜丝交叉编织包覆在绕包波导管120的外壁上，完成编织加强层130的制备；
步骤D：在编织加强层130的外壁上挤塑，包覆耐高温外护套140。
实施例3
请参阅图1、图2和图3，本申请提供一种超柔介质软波导，包括软波导组件100，软波导组件100包括介质填充体110、绕包波导管120、编织加强层130和耐高温外护套140，绕包波导管120螺旋缠绕在介质填充体110外表面，编织加强层130成网状编织包覆于绕包波导管120外壁上，耐高温外护套140包覆于编织加强层130的外壁。
在一些具体的实施方案中，介质填充体110为低密度聚四氟乙烯，低密度聚四氟乙烯为低密度聚四氟乙烯悬浮粉。需要说明的是，介质填充体在挤出成型的过程中，需要混合一定比例的ISOPAR溶剂油作为挤出助剂，使得聚四氟乙烯悬浮粉在工艺过程中更容易挤出成型(混合过程中低密度聚四氟乙烯悬浮粉原料组分占百分比为72％，ISOPAR溶剂油原料组分占百分比为29％)；再经过高温烧结炉，在温度170℃-200℃的范围内，将溶剂油充分挥发掉，得到低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体110。
通过设置上的介质填充体110，使用低密度聚四氟乙烯悬浮粉作为低介电常数低损耗介质填充体的材质，可以做绕包波导管的支撑物，使得绕包波导管结构稳定且具有柔软的特性；另外，该低密度聚四氟乙烯介电常数1.6至1.8，填充体的材质具有超低的介电常数，使得波导具有很低的传输损耗；低介电常数填充物的使用，使得波导管内不会进入各种污物和潮湿气体；
此外，该介质填充体110还具有耐高低温特性，低介电常数低损耗耐高低温介质填充体以及外护套材质的使用使得柔性免充气波导同时具有耐高低温的特性，该介质填充体110能够正常工作范围：-55℃-+200℃，保证了柔性低介电常数低损耗耐高低温波导在不同温度条件的工作环境中的可靠性。
在本实施例中，绕包波导管120材质为铜扁带或镀银铜扁带中的一种。通过上的绕包波导管120设计，采用在低介电常数低损耗介质填充物外壁上缠绕铜扁带或镀银铜扁带，形成绕包式的波导管，用以取代传统的波纹波导管和压接型导体，使得波导管和低介电常数低损耗介质填充物的组成结构不仅仅具有优异的导电性，同时获得更加出色的弯曲特性。在实际应用中更易于弯曲，适用于狭小空间敷设，可节省敷设成本以及提高敷设效率。
需要说明的是，铜扁带或镀银铜扁带的厚度控制在0.04mm至0.08mm之间，在选用镀银铜丝编织时，85℃<工作温度<200℃，在选用镀锡丝编织时，工作温度<85℃时。
在一种具体的实施方案中，编织加强层130材质为镀锡丝或镀银编织丝中的一种。通过上的编织加强层130设计，使得绕包波导管可以在获得增加抗拉强度和抗压强度的同时，提高超柔介质软波导的电磁屏蔽功能。
耐高温外护套140材质为PVE、PE、FEP或PFA中的一种。外护套选用耐腐蚀、绝缘性好的PVE、PE、FEP或PFA，使用时，-55℃至+200℃的工作环境时，可使用FEP，PFA，-20℃至+85℃的工作环境时，可使用PVC，PE，根据实际需要来选择耐高温外护套140的实际材质，故不再详细赘。
在一种具体的实施方案中，介质填充体110是横截面为椭圆形或矩形的推挤模具制备成型，椭圆形和矩形状态的介质填充体110分别如图2和图3所示。需要说明的是，该低介电常数低损耗耐高低温介质填充体根据不同尺寸填充需要选用不同的尺寸和形状的挤出模具。
本申请实施例还提供了一种超柔介质软波导的制备方法，包括如下步骤：
步骤A：介质填充体110的制备，制备工艺过程中，先将低密度聚四氟乙烯悬浮粉和ISOPAR溶剂油按配比完成混合，使用糊状挤出的加工方式，通过横截面为椭圆形或矩形的推挤模具制备成型；然后通过高温烧结炉，在温度170℃-200℃的范围内，将溶剂油充分挥发掉，得到低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体110；
步骤B：绕包波导管120的制备，将铜扁带或镀银铜扁带螺旋缠绕在低介电常数低损耗耐高低温的介质填充体110外壁上，绕包波导管120制备完成；
步骤C：编织加强层130的包覆，将镀锡丝或镀银铜丝交叉编织包覆在绕包波导管120的外壁上，完成编织加强层130的制备；
步骤D：在编织加强层130的外壁上挤塑，包覆耐高温外护套140。
该超柔介质软波导的工作原理：改变传统波纹管波导结构，介质填充体110、绕包波导管120、编织加强层130和耐高温外护套140从内之外依次设置，优化介质填充体110组成，介质填充体110为低密度聚四氟乙烯悬材质，使得波导管内无需内部充气，保证了内部干燥，降低维护难度和成本；铜扁带或镀银铜扁带螺旋绕包在低损耗介质填充体上的制备工艺，为波导管提供了可弯曲的柔软特性，降低了敷设难度和敷设成本，拓宽了波导的应用范围；低损耗介质填充体110的挤出制备工艺，提升了生产效率，减少了生产难度和成本；编织加强层130和耐高温外护套140的使用，不仅增加了柔性波导的机械物理性能，同时提供了更宽泛的工作温度范围。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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