一種石墨烯金屬化光纖電光纜的制作方法
【專利摘要】一種石墨烯金屬化光纖電光纜，包括：石英光纖纖芯，石英光纖包層，光纖金屬鍍層，石墨烯薄膜層，保護絕緣層。其特征在于石英光纖纖芯外層包裹一層石英光纖包層，在石英光纖包層上鍍上一層金屬鍍層，金屬鍍層的外層沉積生長一層石墨烯薄膜層，構(gòu)成石墨烯金屬化光纖電光纜核心部分。
【專利說明】 一種石墨烯金屬化光纖電光纜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型電力輸電領(lǐng)域，具體涉及一種可以同時輸送電力和傳輸信號的電力光纜即一種石墨烯金屬化光纖電光纜。
【背景技術(shù)】
[0002]電光纜也就是電力光纜是指把光纖放置在架空高壓輸電線的地線中，用以構(gòu)成輸電線路上的光纖通信網(wǎng)，這種結(jié)構(gòu)形式兼具地線與通信雙重功能，一般稱作0？訓光纜，還有一種是在傳統(tǒng)的相線結(jié)構(gòu)中將光纖單元復合在導線中的光纜，是充分利用電力系統(tǒng)自身的線路資源，特別是電力配網(wǎng)系統(tǒng)，避免在頻率資源、路由協(xié)調(diào)、電磁兼容等方面與外界的矛盾，使之具有傳輸電能及通信的雙重功能。
[0003]從目前來看，電力光纖主要是把金屬電纜和石英光纖簡單的復合在一起，這樣制作工藝復雜，成本高，且由于光纖和電纜簡單的復合，由于兩種材質(zhì)屬性不一樣，導致產(chǎn)品一致性差，且安裝使用復雜，難以推廣應(yīng)用。
[0004]石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，迄今為止，研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力，也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小，同時，石墨烯是世上最薄也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數(shù)高達5300 1/化? 10，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15 000 (^2 /〔V，8),又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6^ 比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子跑的速度極快，石墨烯是世界上導電性最好的材料，電子在其中的運動速度達到了光速的1/300，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。
[0005]石墨烯與石英具有很好的親和力，把石墨烯和光纖結(jié)合在一起，形成一種新的石墨烯電光纜，但是石墨烯很難直接附著在石英光纖表層，本發(fā)明人已經(jīng)公開了一種石墨烯電光纜技術(shù)方案，該技術(shù)方案是把石墨烯直接生長在石英光纖上，這種方法工藝復雜，生產(chǎn)成本高，且石墨烯附著力差，不能很好地滿足市場需要，如何解決石墨烯穩(wěn)定附著在石英光纖上，是石墨烯電光纜期待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有石墨烯電光纜存在的問題，解決傳統(tǒng)電光纜成本高，安裝維護困難控制系統(tǒng)復雜，安全可靠性低問題。本實用新型提供一種石墨烯金屬化光纖電光纜。本實用新型為實現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案:一種石墨烯金屬化光纖電光纜，包括:石英光纖纖芯，石英光纖包層，光纖金屬鍍層，石墨烯薄膜層，保護絕緣層。其特征在于石英光纖纖芯外層包裹一層石英光纖包層，在石英光纖包層上鍍上一層金屬鍍層，金屬鍍層的外層沉積生長一層石墨烯薄膜層，構(gòu)成石墨烯金屬化光纖電光纜核心部分。
[0007]進一步的不少于一根的石墨烯金屬化光纖電光纜纖維外面包裹絕緣層，絕緣層為聚乙烯或聚氯乙烯。
[0008]優(yōu)選的光纖金屬鍍層，其特征在于金屬鍍層的厚度為0.2-51^，鍍層金屬為鎳、銅、鉬、金。
[0009]優(yōu)選的石墨烯薄膜層，其特征在于石墨烯薄膜層為二維六角型呈蜂巢晶格的平面單原子層薄膜，附著在金屬鍍層上的石墨烯薄膜層數(shù)為1-30層。
[0010]石墨烯薄膜在石英光纖金屬鍍層上直接生長，在一定的石墨烯懸濁液中加入金屬鍍層石英光纖，經(jīng)超聲振蕩，使石墨烯結(jié)晶生長在石英光纖的金屬鍍層上。
[0011]優(yōu)選的石墨烯薄膜在石英光纖金屬鍍層的生長方式，可以是無氧環(huán)境熱化學氣象沉降法和等離子無氧環(huán)境化學氣象沉降法在石英光纖金屬鍍層上生長石墨烯薄膜。
[0012]優(yōu)選的石墨烯薄膜在石英光纖金屬鍍層的生長方式，可以是含碳的單質(zhì)或化合物可以粘附在石英光纖金屬鍍層上或在石英光纖金屬鍍層旁邊，通過氣化結(jié)晶的方式，生長在石英光纖的金屬鍍層上。
[0013]本實用新型的有益效果
[0014]1、由于采用了石墨烯作為導電體，大大降低了導體的電阻率，提高了輸電效率，石墨烯強度大，質(zhì)量輕便于安裝維護，同時，石墨烯耐氧化不腐蝕，使電纜壽命大大加強。
[0015]2、在石英光纖的包膜層上首先沉積電鍍一層金屬鍍層，使石墨烯薄膜層沉積生長在金屬鍍層上，生產(chǎn)工藝簡單，石墨烯附著力強，石墨烯電光纜性能穩(wěn)定可靠。
[0016]3、米用輸電和傳輸信息一體化設(shè)計，改變了傳統(tǒng)輸電和信息傳輸模式，實現(xiàn)一根電纜具備輸電和傳輸信息的雙重功能。
[0017]由于采用了上述技術(shù)方案，從而使本實用新型實解決傳統(tǒng)電力電纜應(yīng)用的制約條件，石墨烯與光纖的有機結(jié)合，實現(xiàn)了輸電的高效，低成本，安全可靠，有利于電力和通信事業(yè)的發(fā)展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0019]圖1、圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖:
[0020]1、石英光纖纖芯，2、石英光纖包層，3、光纖金屬鍍層，4、石墨烯薄膜層，5、保護絕緣層。
【具體實施方式】
[0021]結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步介紹，一種石墨烯金屬化光纖電光纜，包括:石英光纖纖芯1，石英光纖包層2，光纖金屬鍍層3，石墨烯薄膜層4，保護絕緣層5。其特征在于石英光纖纖芯1外層包裹一層石英光纖包層2，在石英光纖包層2上鍍上一層金屬鍍層3，金屬鍍層3的外層沉積生長一層石墨烯薄膜層4，構(gòu)成石墨烯金屬化光纖電光纜核心部分。
[0022]進一步的不少于一根的石墨烯金屬化光纖電光纜纖維外面包裹絕緣層5，絕緣層5為聚乙烯或聚氯乙烯。
[0023]優(yōu)選的光纖金屬鍍層，其特征在于金屬鍍層3的厚度為0.2-51^，鍍層金屬為鎳、銅、鉬、金。
[0024]優(yōu)選的石墨烯薄膜層，其特征在于石墨烯薄膜層4為二維六角型呈蜂巢晶格的平面單原子層薄膜，附著在金屬鍍層上的石墨烯薄膜層4數(shù)為1-30層。
[0025]石墨烯薄膜層4在石英光纖金屬鍍層3上直接生長，在一定的石墨烯懸濁液中加入金屬鍍層石英光纖，經(jīng)超聲振蕩，使石墨烯結(jié)晶生長在石英光纖的金屬鍍層3上。
[0026]優(yōu)選的石墨烯薄膜4在石英光纖金屬鍍層3的生長方式，可以是無氧環(huán)境熱化學氣象沉降法和等離子無氧環(huán)境化學氣象沉降法在石英光纖金屬鍍層3上生長石墨烯薄膜4。
[0027]優(yōu)選的石墨烯薄膜4在石英光纖金屬鍍層3的生長方式，可以是含碳的單質(zhì)或化合物可以粘附在石英光纖金屬鍍層3上或在石英光纖金屬鍍3層旁邊，通過氣化結(jié)晶的方式，生長在石英光纖的金屬鍍層3上。
[0028]實施例:選用一根附著有金屬鎳鍍層的石英光纖，在一定空間內(nèi)通過化學氣象沉降方式，使用甲烷等含碳氣體作為碳源，在900-12501進行石墨烯的生長，具體步驟如下，步驟一:鍍鎳石英光纖表面預(yù)處理，在500-10001和通入高純氮氣情況下是鍍鎳石英光纖的表面產(chǎn)生合適的著碳位點，時間為10-30分鐘；步驟二:將產(chǎn)生著碳位點的鍍鎳石英光纖冷卻至100-2001，停掉氮氣源；步驟三:把產(chǎn)生著碳位點的鍍鎳石英光纖再次升溫至900-12001，并通入甲烷等含碳氣體，使甲烷等含碳氣體在高溫下分解，釋放碳原子，時間為30-120分鐘，慢慢地在鍍鎳石英光纖的鎳表面上生長石墨烯薄膜；步驟四:緩慢降溫至室溫，取出表面生長有石墨烯薄膜的石英光纖，制作完成石墨烯-石英光纖電光導體，把多根石墨烯-石英光纖束結(jié)在一起，外面包裹絕緣聚乙烯或聚氯乙烯，構(gòu)成一根石墨烯電光纜。
[0029]上述實施例只是說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的是讓本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠了解本實用新型的特點并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡是根據(jù)本實用新型內(nèi)容的實質(zhì)所進行的等效變化或修飾，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯金屬化光纖電光纜，包括:石英光纖纖芯，石英光纖包層，光纖金屬鍍層，石墨烯薄膜層，保護絕緣層；其特征在于石英光纖纖芯外層包裹一層石英光纖包層，在石英光纖包層上鍍上一層金屬鍍層，金屬鍍層的外層沉積生長一層石墨烯薄膜層，構(gòu)成石墨烯金屬化光纖電光纜核心部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯金屬化光纖電光纜，其特征在于不少于一根石墨烯金屬化光纖電光纜纖維外面包裹絕緣層，絕緣層為聚乙烯或聚氯乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯金屬化光纖電光纜，其特征在于金屬鍍層的厚度為0.2_5Mm,鍍層金屬為鎳、銅、鉬、金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯金屬化光纖電光纜，其特征在于石墨烯薄膜層為二維六角型呈蜂巢晶格的平面單原子層薄膜，附著在金屬鍍層上的石墨烯薄膜層數(shù)為1-30層。
【文檔編號】H01B13/00GK204143943SQ201420563740
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】韓金玲, 王子韓, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:韓金玲