CN106297992A - 一种石墨烯电缆线及其制备方法和接线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯电缆线，包括依次贴合设置的七层结构，七层结构从外至内依次为橡胶层、塑料层、绝缘胶布层、第一纯棉纱布层、石墨烯层、第二纯棉纱布层和钢丝层，本发明还涉及一种利用石墨烯导电的电缆线制备方法和接线方法。本发明的有益效果是：本发明的一种石墨烯电缆线及其制备方法和接线方法，电力输送电能强大，电损少，质量轻，柔软，体积小，耐腐蚀，表面积小，架空承载力大，性价比高，能节约大量能源和人力物力，使用寿命长，制备方法和接线方法操作简单。

Description

一种石墨烯电缆线及其制备方法和接线方法
技术领域
本发明涉及电力电能传输导电的电缆电线，尤其涉及一种石墨烯电缆线及其制备方法和接线方法。
背景技术
现有的特高压电缆和电线，大多用来导电的材料是铝线和钢丝交织而成，而且是裸线，导电和抗老化的效果一般，且电阻很高，质量重，体积大，表面面积大，电能在输送过程中电量损耗较大，架设难度高，在输变线路上的铁塔承载负荷大，容易产生电路短路断电，或遭到风、雨、冰、雪灾害的袭击。
石墨烯是从石墨材料中剥离出来的，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，石墨烯是已知的最薄，导热，导电性能强大，轻、软、抗老化、无吸附性、耐高温、抗腐蚀、使用寿命长、最坚硬的纳米材料，石墨烯是能隙为零的半导体，电子的运动速度能达到光速的1/300，远超其它金属导体或半导体的运动速度，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜、铝或银更低，为当前国际上电阻率最小的材料。石墨烯可与铜箔、铝箔等材料复合，方便覆胶和覆膜，且石墨烯的电阻率比铜和银更低，电子的迁移速度极快，薄、软、轻、电阻几乎为零、导电速度快，导电性能强大惊人；因此将石墨烯材料运用在电力电能传输的电线、电缆中，可以起到最大化的传输电力电能的导电作用，减少电能传输中因为电阻产生的电损，起到节约能源的作用，大幅减轻了电缆电线的重量，减小电线电缆的体积和表面面积，从而减轻输变线路中铁塔的承载负荷，可以大量削减铁塔的制造重量，可减少因风雨雪结冰产生的加载重量，超架空承载可使铁塔有倒塌断裂的危害，减轻了施工架设的难度，免除其它人为因素，预防战争或人为破坏，防止造成电缆电线短路而停电断电，因为石墨烯电缆线的报废回收价值极低，还可以减少被偷盗的行为，可以量产，经济实惠、性价比较高、轻便、生产灵活。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电力输送电能强大，电损少，质量轻，柔软，体积小，耐腐蚀，架空承载力大，性价比高，节约大量能源和人力物力，使用寿命长的石墨烯电缆线及其制备方法和接线方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种石墨烯电缆线，其特征在于：包括依次贴合设置的七层结构，七层结构从外至内依次为橡胶层、塑料层、绝缘胶布层、第一纯棉纱布层、石墨烯层、第二纯棉纱布层和钢丝层。
进一步：橡胶层和塑料层分别通过橡胶颗粒和绝缘塑料颗粒加工制成。
进一步：绝缘胶布层的厚度为1mm至2mm，宽为3cm，绝缘胶布层为带有粘性的防水绝缘胶布带。
进一步：第一纯棉纱布层和第二纯棉纱布层的宽为3cm，且均为单层纯棉纱布带。
进一步：石墨烯层为石墨烯复合丝带。
进一步：石墨烯复合丝带的宽为2cm，厚为3cmm至10cmm。
进一步：钢丝层为不锈钢钢丝绳、钢丝或者钢丝绳。
进一步：钢丝层的直径为0.21mm至42mm。
进一步：一种石墨烯电缆线的制备方法，包括如下步骤：
S1：将单层纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在钢丝层的外表面上，形成第二纯棉纱布层；
S2：将多层石墨粉鳞片，经过硫酸和硝酸处理，然后高温加热膨化分离，在镍的表面产生蠕虫状石墨烯粒子；再将蠕虫状石墨烯粒子放置在滚轧机里，与按5mm距离间隔排布的纯棉线、铝箔或者铜箔复合加固，压榨成宽为1m，厚为3cmm至10cmm的石墨烯复合软薄片带,再将片带切分宽为2cm，厚为3cmm至10cmm的石墨烯复合丝带；
S3：将石墨烯复合丝带通过缠绕机，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在第二纯棉纱布层，形成石墨烯层；
S4：将单层纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在石墨烯层的外表面上，形成第一纯棉纱布层；
S5：将带有粘性的防水绝缘胶布带通过缠绕机，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在第一纯棉纱布层，形成绝缘胶布层；
S6：将绝缘塑料颗粒用注塑机加热熔化，再均匀伏贴至绝缘胶布层的外表面，形成塑料层；
S7：将橡胶颗粒用注胶机加热熔化，再均匀伏贴至塑料层的表面，形成橡胶层。
进一步：一种石墨烯电缆线的接线方法，包括如下步骤：
S1：分别将两个需要接线的电缆线端部上的钢丝层外表面的其他层除去，使钢丝层裸露，将两个钢丝层焊接或者用卡槽连接；
S2：再将两个电缆线端部靠近步骤S1中对接的钢丝层的橡胶层、塑料层、绝缘胶布层和第一纯棉纱布层除去一部分；
S3：将纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在两个裸露出来的钢丝层的外表面上，形成第二纯棉纱布层；
S4:将石墨烯复合丝带以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在步骤S3中的第二纯棉纱布层外表面上，形成石墨烯层；
S5：将纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在步骤S4和步骤S2中裸露出来的石墨烯层上，形成第一纯棉纱布层；
S6：将防水绝缘胶布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在步骤S5的第一纯棉纱布层上，形成绝缘胶布层；
S7：将塑料绝缘套管设置开口，套在步骤S6的绝缘胶布层上，用密封绝缘胶把开口密封，形成塑料层；
S8：将橡胶保护套设置开口，套在步骤S7的塑料层上，用密封绝缘胶把开口密封，形成橡胶层。
基于上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、橡胶层和塑料层，质量轻、软、绝缘、耐腐蚀、结实、耐摩擦、有弹性，能有效保护内部材料，减轻磨损和挤压，起到一定的架空承载和屏蔽作用，以保证石墨烯复合丝带的正常导电功能；
2、绝缘胶布层可防水防潮、绝缘、屏蔽、粘连、轻、软、结实、有弹性；第一纯棉纱布层可使石墨烯复合丝带紧密结合，可有效避免石墨烯复合丝带松、散、贴合不紧、接触不良、质软，且具有防滑等好处，有一定的抗拉力效果，以保证石墨烯复合丝带的正常导电功能；
3、石墨烯层导电性能强大、电阻几乎为零、耐腐蚀、抗老化、耐高温、轻、薄、软、电子迁移特快，缠绕层数可以根据实际导电需要，灵活自由设定，能流水线生产，可以大幅降低各种生产成本，经济实惠，性价比高，使用寿命特长；第二纯棉纱布层可有效固定石墨烯复合丝带，加大摩擦力，防止石墨烯复合丝带跟钢丝层之间滑动或脱离，以保证石墨烯复合丝带的正常导电功能；
4、钢丝层可有效保护电缆电线，起到最佳的架空可承载力、抗拉力、抗压力，柔软，连接方便的作用，使电缆电线扎实，不容易折断或断裂，以保证石墨烯复丝带的正常导电功能；
5、制造方便，灵活，简单，保证石墨烯复丝带的正常导电功能；
6、接线方法，简单容易操作，省时省力效果好，牢固可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的左视图的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、橡胶层，2、塑料层，3、绝缘胶布层，4、第一纯棉纱布层，5、石墨烯层，6、第二纯棉纱布层，7、钢丝层，8、石墨烯电缆线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图2所示，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种石墨烯电缆线，包括依次贴合设置的七层结构，七层结构从外至内依次为橡胶层1、塑料层2、绝缘胶布层3、第一纯棉纱布层4、石墨烯层5、第二纯棉纱布层6和钢丝层7。
进一步：橡胶层1和塑料层2分别通过橡胶颗粒和绝缘塑料颗粒加工制成。
绝缘胶布层3的厚度为1mm至2mm，宽为3cm，绝缘胶布层3为带有粘性的防水绝缘胶布带。
第一纯棉纱布层4和第二纯棉纱布层6的宽为3cm，且均为单层纯棉纱布带。
石墨烯层5为石墨烯复合丝带。
石墨烯复合丝带的宽为2cm，厚为3cmm至10cmm。
钢丝层7为不锈钢钢丝绳、钢丝或者钢丝绳。
钢丝层7的直径为0.21mm至42mm。
进一步：一种石墨烯的制备方法，包括如下步骤：
S1：将单层纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在钢丝层7的外表面上，形成第二纯棉纱布层6；
S2：将多层石墨粉鳞片，经过硫酸和硝酸处理，然后高温加热膨化分离，在镍的表面产生蠕虫状石墨烯粒子；再将蠕虫状石墨烯粒子放置在滚轧机里，与按5mm距离间隔排布的纯棉线、铝箔或者铜箔复合加固，压榨成宽为1m，厚为3cmm至10cmm的石墨烯复合软薄片带,再将片带切分宽为2cm，厚为3cmm至10cmm的石墨烯复合丝带；
S3：将石墨烯复合丝带通过缠绕机，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在第二纯棉纱布层6，形成石墨烯层5；
S4：将单层纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在石墨烯层5的外表面上，形成第一纯棉纱布层4；
S5：将带有粘性的防水绝缘胶布带通过缠绕机，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在第一纯棉纱布层4，形成绝缘胶布层3；
S6：将绝缘塑料颗粒用注塑机加热熔化，再均匀伏贴至绝缘胶布层3的外表面，形成塑料层2；
S7：将橡胶颗粒用注胶机加热熔化，再均匀伏贴至塑料层2的表面，形成橡胶层1。
进一步：一种石墨烯电缆线的接线方法，包括如下步骤：
S1：分别将两个需要接线的电缆线端部上的钢丝层7外表面的其他层除去，使钢丝层7裸露，将两个钢丝层7焊接或用卡槽连接；
S2：再将两个电缆线端部靠近步骤S1中对接的钢丝层7的橡胶层1、塑料层2、绝缘胶布层3和第一纯棉纱布层4除去一部分；
S3：将纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在两个裸露出来的钢丝层7的外表面上，形成第二纯棉纱布层6；
S4:将石墨烯复合丝带以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在步骤S3中的第二纯棉纱布层6外表面上，缠绕层数比未接头的石墨烯电缆线8中石墨烯层5多一层，做到无缝连接，形成石墨烯层5；
S5：将纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在步骤S4和步骤S2中裸露出来的石墨烯层5上，形成第一纯棉纱布层4；
S6：将防水绝缘胶布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在步骤S5的第一纯棉纱布层4上，形成绝缘胶布层3；
S7：将塑料绝缘套管设置开口，套在步骤S6的绝缘胶布层3上，用密封绝缘胶把开口密封，形成塑料层2；
S8：将橡胶保护套设置开口，套在步骤S7的塑料层2上，用密封绝缘胶把开口密封，形成橡胶层1。
采用本发明的石墨烯电缆线8，与传统的特高压铝线电缆电线相比较，当传输导电性能为80kv时，所用的铝线(直径为5mm)有83根和19根(直径为3mm)的承载钢丝，用交织机交织在一起时，一米长的重量为4.3公斤，而本发明的电缆电线，同样导电性能为80kv时，只要用6cmm厚、宽2cm的纯棉线石墨烯复合丝带5层，再用一根直径为3mm的不锈钢钢丝绳，用两层宽为2cm纯棉纱布带，用一层2mm厚、宽为2cm的防水绝缘胶布带，再用16mm厚的塑料层2，最后用5mm厚的橡胶层1，一米长的总重量为0.31公斤，而且电阻几乎为零，体积和表面面积小；性价比方面，按目前架空承载吕电缆的价格来比较，同样是承压80kv的电缆，而本发明石墨烯电缆线8的制造成本，只有铝架空承载电缆电线的三分之一，经济实惠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨烯电缆线，其特征在于：包括依次贴合设置的七层结构，所述七层结构从外至内依次为橡胶层(1)、塑料层(2)、绝缘胶布层(3)、第一纯棉纱布层(4)、石墨烯层(5)、第二纯棉纱布层(6)和钢丝层(7)。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯电缆线，其特征在于：所述橡胶层(1)和所述塑料层(2)分别通过橡胶颗粒和绝缘塑料颗粒加工制成。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯电缆线，其特征在于：所述绝缘胶布层(3)的厚度为1mm至2mm，宽为3cm，所述绝缘胶布层(3)为带有粘性的防水绝缘胶布带。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯电缆线，其特征在于：所述第一纯棉纱布层(4)和所述第二纯棉纱布层(6)的宽为3cm，且均为单层纯棉纱布带。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯电缆线，其特征在于：所述石墨烯层(5)为石墨烯复合丝带。
6.根据权利要求5所述的一种石墨烯电缆线，其特征在于：所述石墨烯复合丝带的宽为2cm，厚为3cmm至10cmm。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯电缆线，其特征在于：所述钢丝层(7)为不锈钢钢丝绳、钢丝或者钢丝绳。
8.根据权利要求7所述的一种石墨烯电缆线，其特征在于：所述钢丝层(7)的直径为0.21mm至42mm。
9.一种权利要求1至8任一项所述的石墨烯电缆线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将单层纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在所述钢丝层(7)的外表面上，形成所述第二纯棉纱布层(6)；
S2：将多层石墨粉鳞片，经过硫酸和硝酸处理，然后高温加热膨化分离，在镍的表面产生蠕虫状石墨烯粒子；再将蠕虫状石墨烯粒子放置在滚轧机里，与按5mm距离间隔排布的纯棉线、铝箔或者铜箔复合加固，压榨成宽为1m，厚为3cmm至10cmm的石墨烯复合软薄片带,再将片带切分宽为2cm，厚为3cmm至10cmm的石墨烯复合丝带；
S3：将所述石墨烯复合丝带通过缠绕机，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在所述第二纯棉纱布层(6)，形成所述石墨烯层(5)；
S4：将单层纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在所述石墨烯层(5)的外表面上，形成所述第一纯棉纱布层(4)；
S5：将带有粘性的防水绝缘胶布带通过缠绕机，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在所述第一纯棉纱布层(4)，形成所述绝缘胶布层(3)；
S6：将绝缘塑料颗粒用注塑机加热熔化，再均匀伏贴至所述绝缘胶布层(3)的外表面，形成所述塑料层(2)；
S7：将橡胶颗粒用注胶机加热熔化，再均匀伏贴至所述塑料层(2)的表面，形成所述橡胶层(1)。
10.一种权利要求1至8任一项所述的石墨烯电缆线的接线方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：分别将两个需要接线的电缆线端部上的所述钢丝层(7)外表面的其它层除去，让所述钢丝层(7)裸露，将两个所述钢丝层(7)焊接或用卡槽连接；
S2：再将两个电缆线端部靠近所述步骤S1中对接的所述钢丝层(7)的所述橡胶层(1)、所述塑料层(2)、所述绝缘胶布层(3)和所述第一纯棉纱布层(4)除去一部分；
S3：将纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在两个裸露出来的所述钢丝层(7)的外表面上，形成所述第二纯棉纱布层(6)；
S4:将所述石墨烯复合丝带以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在所述步骤S3中的所述第二纯棉纱布层(6)的外表面上，形成所述石墨烯层(5)；
S5：将纯棉纱布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在所述步骤S4和所述步骤S2中裸露出来的所述石墨烯层(5)上，形成所述第一纯棉纱布层(4)；
S6：将防水绝缘胶布带，以螺旋的方式缠绕且完全覆盖在所述步骤S5的所述第一纯棉纱布层(4)上，形成所述绝缘胶布层(3)；
S7：将塑料绝缘套管设置开口，套在所述步骤S6的所述绝缘胶布层(3)表面，用密封绝缘胶把开口密封，形成所述塑料层(2)；
S8：将橡胶保护套设置开口，套在所述步骤S7的所述塑料层(2)表面，用密封绝缘胶把开口密封，形成所述橡胶层(1)。
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