CN113012860A - 一种超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法 - Google Patents
一种超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113012860A CN113012860A CN202110197672.6A CN202110197672A CN113012860A CN 113012860 A CN113012860 A CN 113012860A CN 202110197672 A CN202110197672 A CN 202110197672A CN 113012860 A CN113012860 A CN 113012860A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- wire
- composite
- oxygen
- ultra
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
一种超高导电的铜/纳米碳复合导线的制备方法，首先制备金属/纳米碳复合薄膜，其次将复合薄膜与铜丝卷绕形成卷绕组合体，然后将卷绕组合体装入与之匹配的无氧铜管中，添加堵头后对无氧铜管两端焊接密封；最后经过拉拔、热处理得到超高导电的铜/纳米碳复合导线。本发明制备的超高导电铜/纳米碳复合导线可显著提高设备性能、降低能源消耗的潜能，在电气设备及新兴电子科技领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高导电金属/纳米碳复合导线的制备方法。
背景技术
能源和电力工业是国家经济发展战略中的重点和基础产业，电能是能源输运和转换的重要形式。随着居民生活水平的不断提高，用电负荷与日俱增。我国电网规模大、面积覆盖广，电能通过导线、变压器等设备进行使用和转换的过程中，会产生巨大的能量损耗。铜金属因其具有良好的延展性及优异的导电性，是目前应用最为广泛的电工材料。随着社会和科技的迅速发展，许多新兴技术领域对导电铜材料的要求越来越高，甚至对超高导电铜—即电导率高于纯铜的一类材料的需求日益迫切。并且如果超高导电铜材料得以全面成功的开发，可显著提高几乎所有电气系统、设备性能，并降低其能源消耗，产生巨大的经济和社会效益。新型纳米碳材料中的石墨烯/碳纳米管等借助于其弹道输运特性，具有非常低的电阻率，载流能力也比传统铜导线高2～3个数量级，是非常理想的导体材料。因此，借助于新材料科技的发展来解决传统导线中的瓶颈问题，开发超高导电/纳米碳复合导线，成为当今新型导线的重要研究方向。
铜/纳米碳复合导线通常包含铜基/碳复合导线和碳基/铜复合导线。其中，碳基/铜复合导线是以纳米碳纤维为主体，通过电沉积的方式形成复合导线，这类导线质轻、高强。但是由于铜与纳米碳的界面问题，使得镀层易脱落，严重影响复合导线的实际应用。另一类重要的铜基/碳复合导线，是以铜为基体，纳米碳为增强相，通过粉末冶金、热压烧结等制备工艺形成的复合导线。这类导线由于很难解决纳米碳的团聚和界面问题，电导率通常低于纯铜。利用CVD法或者电沉积法可以获得电导率较高的铜/纳米碳复合材料，但是这种方法只适宜超高导电复合薄膜的制备，目前尚缺乏由铜/纳米碳复合薄膜制备复合导线的加工工艺，这大大限制了其应用范围。受超导线制备工艺的启发，开发具有螺旋结构的/纳米碳复合导线的制备工艺技术，是获得超高导电铜/纳米碳复合导线的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法。
本发明的超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法包括以下步骤：
1、采用脉冲电沉积法或者CVD法制备超高导电率的铜/纳米碳复合薄膜；
2、制备由超高导电率的铜/纳米碳复合薄膜及无氧铜丝形成的卷绕组合体；
3、将步骤2制得的卷绕组合体装入与其直径相匹配的无氧铜管中，并对铜管两端密封，得到铜/纳米碳复合棒；
4、对铜/纳米碳复合棒材进行多次拉拔，制得成品铜/纳米碳前驱体线材；对所述成品前驱体铜/纳米碳线材进行热处理，制得成品铜/纳米碳复合导线。
进一步地，所述步骤1中，超高导电铜/纳米碳复合薄膜的制备方法包括脉冲电沉积法和CVD法；所述复合薄膜的厚度为10-100μm，宽度为20-100mm；所述的纳米碳为碳纳米管、石墨烯、富勒烯、氧化石墨烯、石墨烯量子点或碳量子点等。
进一步地，所述步骤2制备由超高导电率的铜/纳米碳复合薄膜及无氧铜丝形成的卷绕组合体的具体方法如下：
2.1)将铜/纳米碳复合薄膜的一端与无氧铜丝焊接；
2.2)将铜/纳米碳复合薄膜卷绕在铜丝上，利用压实模具将卷绕在无氧铜丝上的铜/纳米碳复合薄膜挤压密实，即完成复合薄膜卷绕组合体的制备。
进一步地，所述步骤2中，所述无氧铜丝的直径为0.3-1mm，长度为40-120mm，所述卷绕组合体的直径为4-8mm。
进一步地，所述步骤3中，所述无氧铜管的内径为4-8mm，壁厚为0.2-1mm。
进一步地，所述步骤4中，复合棒材以每道次10％-30％变形率，每分钟0.5-2m的速率，进行多道次的拉拔加工，获得直径为0.1-1.0mm的铜/纳米碳复合导线。
进一步地，所述步骤4中，热处理温度为300-900℃，保温时间为10-60min。
本发明方法制备的超高导电铜/纳米碳复合导线的电导率为100％-150％IACS，载流量为1.0×105-1×106Acm-2，抗拉强度为150-500MPa。
本发明所制备的技术/纳米碳复合导线具有以下优点：
采用脉冲电沉积法或者CVD法获得超高电导率的铜/纳米碳复合薄膜；结合卷绕拉拔技术，能够实现由复合薄膜向复合导线的加工制备。本发明所提供的制备方法适合制备新型超高导电复合长导线，有利于实现新兴领域的技术突破，具有巨大的商业价值。本发明所制备的超高导电复合导线显著提高电力电子设备性能、降低能源消耗，可满足国家经济、社会发展对节能环保、绿色发展和能源科技创新的重大需求。
附图说明
图1本发明实施例超高导电铜/纳米碳复合导线制备工艺流程；
图2本发明实施例超高导电铜/纳米碳复合导线卷绕组合体制备示意图；
图3a本发明实施例制备的超高导电铜/纳米碳复合导线；图3b本发明实施例超高导电铜/纳米碳复合导线横截面图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本发明超高导电铜、纳米碳复合导线制备方法的工艺流程如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤一、利用脉冲电沉积法制备铜/氧化石墨烯复合薄膜，首先配制pH值为1-2的CuSO4·5H2O溶液1mol/L，然后在其中加入氧化石墨烯，并对混合液进行超声与磁力搅拌，使氧化石墨烯在溶液中均匀分散，最后通过脉冲电沉积以及冷轧、热处理，获得厚度为50μm、宽度为60mm的铜/氧化石墨烯复合薄膜。脉冲电沉积参数如下：正向电流密度为200mA/cm2、脉宽为4000μs，反向电流密度-15mA/cm2、脉宽2000μs、占空比20％，电化学沉积时间为3600s；
步骤二、选取直径为0.7mm，长度为80mm的无氧铜丝，将宽度为60mm、厚度为50μm的铜/氧化石墨烯复合薄膜的一端与铜丝焊接；转动铜丝卷绕复合薄膜，随后利用压实模具将其挤压密实，即完成卷绕组合体的制备，如图2所示。卷绕组合体的直径为4mm；
步骤三、将步骤二中完成的卷绕组合体装入清洗干净的无氧铜管中，无氧铜管内径为4mm，壁厚为1mm，并将无氧铜管两端封装；
步骤四、将步骤三得到的铜/氧化石墨烯复合棒材以每道次30％变形率和每分钟2m的速率进行多道次拉拔加工，直到将棒材加工成直径0.1mm的线材，即获得成品铜/氧化石墨烯复合导线前驱体；
步骤五、将步骤四得到的成品铜/氧化石墨烯复合导线前驱体进行热处理，热处理过程一直保持在高真空状态下，处理温度为300℃，保温时间为10min，即制得成品铜/氧化石墨烯复合导线，如图3a和3b所示。使用Keithley电源电压表经伏安法测量，复合导线电导率为100％IACS。
使用大功率直流稳压电源或者脉冲电流源测试复合导线的极限载流量为1.0×105Acm-2。
使用拉伸机测试复合导线的强度为500MPa。
实施例2
步骤一、利用脉冲电沉积法制备铜/富勒烯复合薄膜，首先配制pH值为1-2的CuSO4·5H2O溶液1mol/L，然后在其中加入富勒烯，并对混合液进行超声与磁力搅拌，使富勒烯在溶液中均匀分散，最后通过脉冲电沉积以及冷轧、热处理等工艺，获得厚度为10μm、宽度为20mm的铜/富勒烯复合薄膜。脉冲电沉积参数如下：正向电流密度为200mA/cm2、脉宽为4000μs，反向电流密度-15mA/cm2、脉宽2000μs、占空比25％，电化学沉积时间为3600s；
步骤二、选取直径为0.3mm，长度为40mm的无氧铜丝，将宽度为20mm、厚度为10μm的铜/富勒烯复合薄膜的一端与无氧铜丝焊接；转动铜丝卷绕复合薄膜，随后利用压实模具将其挤压密实，即完成卷绕组合体的制备，卷绕组合体的直径为6mm；
步骤三、将步骤二完成的卷绕组合体装入清洗干净的无氧铜管中，无氧铜管内径为6mm，壁厚为0.8mm，并将无氧铜管两端封装；
步骤四、将步骤三得到的铜/富勒烯复合棒材以每道次20％变形率和每分钟1m的速率进行多道次拉拔加工，直到将棒材加工成直径0.5mm的线材，即获得成品铜/富勒烯复合导线前驱体；
步骤五、将步骤四得到的成品铜/富勒烯复合导线前驱体进行热处理，处理过程一直保持在高真空状态下，处理温度为600℃，保温时间为30min，即制得成品铜/富勒烯复合导线。
使用Keithley电源电压表经伏安法测量，复合导线电导率为108％IACS。
使用大功率直流稳压电源或者脉冲电流源测试复合导线的极限载流量为1.5×105Acm-2。
使用拉伸机测试复合导线的强度为200MPa。
实施例3
步骤一、利用脉冲电沉积法制备铜/石墨烯复合薄膜，首先配制pH值为1-2的CuSO4·5H2O溶液1mol/L，然后在其中加入石墨烯，并对混合液进行超声与磁力搅拌，使石墨烯在溶液中均匀分散，最后通过脉冲电沉积以及冷轧、热处理等工艺，获得厚度为100μm、宽度为60mm的铜/石墨烯复合薄膜。脉冲电沉积参数如下：正向电流密度为200mA/cm2、脉宽为4000μs，反向电流密度-20mA/cm2、脉宽2000μs、占空比20％，电化学沉积时间为4000s；
步骤二、选取直径为1mm，长度为80mm的无氧铜丝，将宽度为60mm、厚度为100μm的铜/石墨烯复合薄膜的一端与铜丝焊接；转动铜丝卷绕复合薄膜，随后利用压实模具将其挤压密实，即完成卷绕组合体的制备，卷绕组合体的直径为8mm；
步骤三、将步骤二中卷绕完成的组合体装入清洗干净的无氧铜管中，无氧铜管的内径为8mm，壁厚为1mm的，并将无氧铜管两端封装；
步骤四、将步骤三得到的铜/石墨烯复合棒材以每道次30％变形率和每分钟2m的速率进行多道次拉拔加工，直到将棒材加工成直径1mm的线材，即获得成品铜/石墨烯复合导线前驱体；
步骤五、将步骤四得到的成品铜/石墨烯复合导线前驱体进行热处理，处理过程一直保持在高真空状态下，处理温度为450℃，保温时间为20min，即制得成品铜/石墨烯复合导线。
使用Keithley电源电压表经伏安法测量，复合导线电导率为110％IACS。
使用大功率直流稳压电源或者脉冲电流源测试复合导线的极限载流量为2.0×105Acm-2。
使用拉伸机测试复合导线的强度为280MPa。
实施例4
步骤一、利用脉冲电沉积法制备铜/碳量子点复合薄膜，首先配制pH值为1-2的CuSO4·5H2O溶液1mol/L，然后在其中加入碳量子点，并对混合液进行超声与磁力搅拌，使碳量子点在溶液中均匀分散，最后通过脉冲电沉积以及冷轧、热处理等工艺，获得厚度为50μm、宽度为60mm的铜/碳量子点复合薄膜。脉冲电沉积参数为：正向电流密度为200mA/cm2、脉宽为4000μs，反向电流密度-15mA/cm2、脉宽2000μs、占空比20％，电化学沉积时间为3600s；
步骤二、选取直径为0.7mm，长度为80mm的无氧铜丝，将宽度为60mm、厚度为50μm的铜/碳量子点复合薄膜的一端与铜丝焊接；转动铜丝卷绕复合薄膜，随后利用压实模具将其挤压密实，即完成卷绕组合体的制备，卷绕组合体的直径为5mm；
步骤三、将步骤二中卷绕完成的组合体装入清洗干净的无氧铜管中，无氧铜管内径为5mm，壁厚为0.6mm的，并将无氧铜管两端封装；
步骤四、将步骤三得到的铜/碳量子点复合棒材以每道次10％变形率和每分钟0.5m的速率进行多道次拉拔加工，直到将棒材加工成直径0.3mm的线材，即获得成品铜/碳量子点复合导线前驱体；
步骤五、将步骤四得到的成品铜/碳量子点复合导线前驱体进行热处理，热处理过程一直保持在高真空状态下，热处理温度为700℃，保温时间为40min，即制得成品铜/碳量子点复合导线。
使用Keithley电源电压表经伏安法测量，复合导线电导率为120％IACS。
使用大功率直流稳压电源或者脉冲电流源测试复合导线的极限载流量为5.0×105Acm-2。
使用拉伸机测试复合导线的强度为230MPa。
实施例5
步骤一、利用脉冲电沉积法制备铜/石墨烯量子点复合薄膜，首先配制pH值为1-2的1mol/L的CuSO4·5H2O溶液，然后在其中加入石墨烯量子点，并对混合液进行超声与磁力搅拌，使石墨烯量子点在溶液中均匀分散，最后通过脉冲电沉积以及冷轧、热处理等工艺，获得厚度为30μm、宽度为100mm的铜/石墨烯量子点复合薄膜。脉冲电沉积参数如下：正向电流密度为200mA/cm2、脉宽为4000μs，反向电流密度-15mA/cm2、脉宽2000μs、占空比20％，电化学沉积时间为3600s；
步骤二、选取直径为0.3mm，长度为120mm的无氧铜丝，将宽度为100mm、厚度为30μm的铜/石墨烯量子点复合薄膜的一端与铜丝焊接；转动铜丝卷绕复合薄膜，随后利用压实模具将其挤压密实，即完成卷绕组合体的制备，卷绕组合体的直径为7mm；
步骤三、将步骤二中完成的卷绕组合体装入清洗干净的无氧铜管中，无氧铜管内径为7mm，壁厚为0.2mm的，并将无氧铜管两端封装；
步骤四、将步骤三得到的铜/石墨烯量子点复合棒材以每道次30％变形率和每分钟1.5m的速率进行多道次拉拔加工，直到将棒材加工成直径1mm的线材，即获得成品铜/石墨烯量子点复合导线前驱体；
步骤五、将步骤三制得的成品铜/石墨烯量子点复合导线前驱体进行热处理，热处理过程一直保持在高真空状态下，处理温度为900℃，保温时间为10min，即制得成品铜/石墨烯量子点复合导线。
使用Keithley电源电压表经伏安法测量，复合导线电导率为125％IACS。
使用大功率直流稳压电源或者脉冲电流源测试复合导线的极限载流量为7.0×105Acm-2。
使用拉伸机测试复合导线的强度为180MPa。
实施例6
步骤一、利用脉冲电沉积法制备铜/碳纳米管复合薄膜，首先配制pH值为1-2的CuSO4·5H2O溶液1mol/L，然后在其中加入碳纳米管，并对混合液进行超声与磁力搅拌，使碳纳米管在溶液中均匀分散，最后通过脉冲电沉积以及冷轧、热处理等工艺，获得厚度为25μm、宽度为40mm的铜/碳纳米管复合薄膜。脉冲电沉积参数为：正向电流密度为200mA/cm2、脉宽为4000μs，反向电流密度-15mA/cm2、脉宽2000μs、占空比20％，电化学沉积时间为3600s；
步骤二、选取直径为0.4mm，长度为60mm的无氧铜丝，将宽度为40mm、厚度为25μm的铜/碳纳米管复合薄膜的一端与铜丝焊接；转动铜丝卷绕复合薄膜，随后利用压实模具将其挤压密实，即完成卷绕组合体的制备，卷绕组合体的直径为5mm；
步骤三、将步骤二完成的卷绕组合体装入清洗干净的无氧铜管中，无氧铜管内径为5mm，壁厚为1mm，并将无氧铜管两端封装；
步骤四、将步骤三得到的铜/碳纳米管复合棒材以每道次15％变形率和每分钟1m的速率进行多道次拉拔加工，直到将棒材加工成直径0.8mm的线材，即获得成品铜/碳纳米管复合导线前驱体；
步骤五、将步骤四制得的成品铜/碳纳米管复合导线前驱体进行热处理，热处理过程一直保持在高真空状态下，热处理温度为450℃，保温时间为30min，即制得成品铜/碳纳米管复合导线。
使用Keithley电源电压表经伏安法测量，复合导线电导率为130％IACS。
使用大功率直流稳压电源或者脉冲电流源测试复合导线的极限载流量为8.0×105Acm-2。
使用拉伸机测试复合导线的强度为300MPa。
实施例7
步骤一、利用脉冲电沉积法制备铜/单壁碳纳米管复合薄膜，首先配制pH值为1-2的1mol/L的CuSO4·5H2O溶液，然后在其中加入单壁碳纳米管，并对混合液进行超声与磁力搅拌，使单壁碳纳米管在溶液中均匀分散，最后通过脉冲电沉积以及冷轧、热处理等工艺，获得厚度为20μm、宽度为40mm的铜/单壁碳纳米管复合薄膜。脉冲电沉积参数为：正向电流密度为200mA/cm2、脉宽为4000μs，反向电流密度-15mA/cm2、脉宽2000μs、占空比20％，电化学沉积时间为3600s；
步骤二、选取直径为0.3mm，长度为60mm的无氧铜丝，将宽度为40mm、厚度为20μm的铜/单壁碳纳米管复合薄膜的一端与铜丝焊接；转动铜丝卷绕复合薄膜，随后利用压实模具将其挤压密实，即完成卷绕组合体的制备，卷绕组合体的直径为6mm；
步骤三、将步骤二完成的卷绕组合体装入清洗干净的无氧铜管中，无氧铜管内径为6mm，壁厚为0.6mm，并将无氧铜管两端封装；
步骤四、将步骤三得到的铜/单壁碳纳米管复合棒材以每道次30％变形率和每分钟0.5m的速率进行多道次拉拔加工，直到将棒材加工成直径1mm的线材，即获得成品铜/单壁碳纳米管复合导线前驱体；
步骤五、将步骤四得到的成品铜/单壁碳纳米管复合导线前驱体进行热处理，热处理过程一直保持在高真空状态下，热处理温度为900℃，保温时间为60min，即制得成品铜/单壁碳纳米管复合导线。
使用Keithley电源电压表经伏安法测量，复合导线电导率为140％IACS。
使用大功率直流稳压电源或者脉冲电流源测试复合导线的极限载流量为9.8×105Acm-2。
使用拉伸机测试复合导线的强度为160MPa。
实施例8
步骤一、首先将多晶铜箔通过高温退火处理转换为单晶铜箔，然后利用CVD的方法，通过调整通入气体中甲烷和氢气的比例，在单晶铜箔上生长大尺寸单晶石墨烯，即获得厚度为25μm、宽度为20mm的单晶铜/石墨烯复合薄膜；
步骤二、选取直径为0.4mm，长度为40mm的无氧铜丝，将宽度为20mm、厚度为25μm的单晶铜/石墨烯复合薄膜的一端与铜丝焊接；转动铜丝卷绕复合薄膜，随后利用压实模具将其挤压密实，即完成卷绕组合体的制备，卷绕组合体的直径为4mm；
步骤三、将步骤二中完成的卷绕组合体装入清洗干净的无氧铜管中，无氧铜管的内径为4mm，壁厚为0.6mm的，并将无氧铜管两端封装；
步骤四、将步骤三得到的铜/石墨烯复合棒材以每道次30％变形率和每分钟0.7m的速率进行多道次拉拔加工，直到将棒材加工成直径0.8mm的线材，即获得成品铜/石墨烯复合导线前驱体；
步骤五、将步骤四得到的成品铜/石墨烯复合导线前驱体进行热处理，处理过程一直保持在高真空状态下，处理温度为500℃，保温时间为60min，即制得成品铜/纳米碳复合导线。
使用Keithley电源电压表经伏安法测量，复合导线电导率为150％IACS。
使用大功率直流稳压电源或者脉冲电流源测试复合导线的极限载流量为1.0×106Acm-2。
使用拉伸机测试复合导线的强度为150MPa。
实施例9
步骤一、首先选用清洗干净的多晶铜箔作为催化基底，然后利用CVD的方法，通过调整通入气体中甲烷和氢气的比例，在多晶铜箔上生长大尺寸单层石墨烯，即获得厚度为50μm、宽度为30mm的高质量铜/石墨烯复合薄膜；
步骤二、选取直径为0.7mm，长度为50mm的无氧铜丝，将宽度为30mm、厚度为50μm的高质量铜/石墨烯复合薄膜的一端与铜丝焊接；转动铜丝卷绕复合薄膜，随后利用压实模具将其挤压密实，即完成卷绕组合体的制备，卷绕组合体的直径为4mm；
步骤三、将步骤二完成的卷绕组合体装入清洗干净的无氧铜管中，无氧铜管内径为4mm，壁厚为0.5mm，并将无氧铜管两端封装；
步骤四、将步骤三得到的高质量铜/石墨烯复合棒材以每道次10％变形率和每分钟3m的速率进行多道次拉拔加工，直到将棒材加工成直径0.2mm的线材，即获得成品铜/石墨烯复合导线前驱体；
步骤五、将步骤四制得的成品铜/石墨烯复合导线前驱体进行热处理，热处理过程一直保持在高真空状态下，热处理温度为300℃，保温时间为20min，即制得成品铜/纳米碳复合导线。
使用Keithley电源电压表经伏安法测量，复合导线电导率为115％IACS。
使用大功率直流稳压电源或者脉冲电流源测试复合导线的极限载流量为2×105Acm-2。
使用拉伸机测试复合导线的强度为350MPa。
Claims (9)
1.一种超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包含以下步骤：
1)采用脉冲电沉积法或者CVD法制备超高导电率的铜/纳米碳复合薄膜；
2)制备由超高导电率的铜/纳米碳复合薄膜及无氧铜丝形成的卷绕组合体；
3)将步骤2制得的卷绕组合体装入与其直径相匹配的无氧铜管中，并对铜管两端密封，得到铜/纳米碳复合棒；
4)对铜/纳米碳复合棒材进行多次拉拔，制得成品铜/纳米碳前驱体线材；对所述成品前驱体铜/纳米碳线材进行热处理，制得成品铜/纳米碳复合导线。
2.根据权利要求1所述的超高导电铜//纳米碳复合导线的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，铜/纳米碳复合薄膜的制备方法包括脉冲电沉积法和CVD法；所述复合薄膜的厚度为10-100μm，宽度为20-100mm。
3.根据权利要求1所述的超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法，其特征在于，所述的步骤1)中，所述的纳米碳包含但不限于碳纳米管、石墨烯、富勒烯、碳量子点、氧化石墨烯或石墨烯量子点。
4.根据权利要求1所述的超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法，其特征在于，所述步骤2)包括以下步骤：
2.1)将铜/纳米碳复合薄膜的一端与无氧铜丝焊接；
2.2)将铜/纳米碳复合薄膜卷绕在无氧铜丝上，利用压实模具将卷绕在无氧铜丝上的铜/纳米碳复合薄膜挤压密实，即完成复合薄膜卷绕组合体的制备。
5.根据权利要求4所述的超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法，其特征在于，所述无氧铜丝的直径为0.3-1mm，长度为40-120mm，卷绕组合体的直径为4-8mm。
6.根据权利要求1所述的超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，无氧铜管的内径为4-8mm，壁厚为0.2-1mm。
7.根据权利要求1所述的超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，复合棒材以每道次10％-30％变形率，每分钟0.5-2m的速率，进行多道次的拉拔加工，获得直径为0.1-1.0mm的铜/纳米碳复合导线。
8.根据权利要求1所述的超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法，其特征在于，所述步骤4)的热处理温度为300-900℃，保温时间10-60min。
9.根据权利要求1-8的任一项所述的超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法，其特征在于，所述方法制备的超高导电铜/纳米碳复合导线的电导率为100％-150％IACS，载流量为1.0×105-1×106A cm-2，抗拉强度为150-500MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110197672.6A CN113012860B (zh) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | 一种超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110197672.6A CN113012860B (zh) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | 一种超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113012860A true CN113012860A (zh) | 2021-06-22 |
| CN113012860B CN113012860B (zh) | 2023-03-28 |
Family
ID=76406033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110197672.6A Active CN113012860B (zh) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | 一种超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113012860B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114530291A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-24 | 中国科学院电工研究所 | 一种铜/石墨烯复合导线的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0855527A (ja) * | 1992-03-18 | 1996-02-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線の製造方法 |
| US20140370189A1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Xuesong Li | Method for synthesis of Graphene Films With Large Area and High Throughput |
| CN106548831A (zh) * | 2016-12-10 | 2017-03-29 | 西北有色金属研究院 | 一种石墨烯铜复合线材的制备方法 |
| CN107578859A (zh) * | 2017-09-05 | 2018-01-12 | 西北有色金属研究院 | 一种石墨烯/铜铌多芯复合线材的制备方法 |
| CN108790368A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-11-13 | 兰州交通大学 | 一种高速列车igbt封装用石墨烯/金属复合材料的制备方法 |
-
2021
- 2021-02-22 CN CN202110197672.6A patent/CN113012860B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0855527A (ja) * | 1992-03-18 | 1996-02-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線の製造方法 |
| US20140370189A1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Xuesong Li | Method for synthesis of Graphene Films With Large Area and High Throughput |
| CN106548831A (zh) * | 2016-12-10 | 2017-03-29 | 西北有色金属研究院 | 一种石墨烯铜复合线材的制备方法 |
| CN107578859A (zh) * | 2017-09-05 | 2018-01-12 | 西北有色金属研究院 | 一种石墨烯/铜铌多芯复合线材的制备方法 |
| CN108790368A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-11-13 | 兰州交通大学 | 一种高速列车igbt封装用石墨烯/金属复合材料的制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114530291A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-24 | 中国科学院电工研究所 | 一种铜/石墨烯复合导线的制备方法 |
| CN114530291B (zh) * | 2022-03-02 | 2024-01-12 | 中国科学院电工研究所 | 一种铜/石墨烯复合导线的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113012860B (zh) | 2023-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yin et al. | Hierarchical core-shell structure of NiCo2O4 nanosheets@ HfC nanowires networks for high performance flexible solid-state hybrid supercapacitor | |
| Zhang et al. | Synthesis of rambutan-like MoS2/mesoporous carbon spheres nanocomposites with excellent performance for supercapacitors | |
| Wang et al. | Dual-network nanoporous NiFe2O4/NiO composites for high performance Li-ion battery anodes | |
| CN102586869B (zh) | 三维石墨烯管及其制备方法 | |
| Wen et al. | In-situ synthesized Ni2P nanosheet arrays as the cathode for novel alkaline Ni//Zn rechargeable battery | |
| Balasubramanian et al. | Engineering of oxygen vacancies regulated core-shell N-doped carbon@ NiFe2O4 nanospheres: A superior bifunctional electrocatalyst for boosting the kinetics of oxygen and hydrogen evaluation reactions | |
| CN102560415A (zh) | 三维石墨烯/金属线或金属丝复合结构及其制备方法 | |
| Zhang et al. | NiMoO4 nanorods supported on nickel foam for high-performance supercapacitor electrode materials | |
| CN102568853A (zh) | 一种基于垂直取向石墨烯的超级电容器电极及其制作方法 | |
| Zhu et al. | Core@ shell β-FeOOH@ polypyrolle derived N, S-codoped Fe3O4@ N-doped porous carbon nanococoons for high performance supercapacitors | |
| CN111170309A (zh) | 一种超长少壁碳纳米管阵列的制备方法 | |
| CN113012860B (zh) | 一种超高导电铜/纳米碳复合导线的制备方法 | |
| CN108423663A (zh) | 一种电化学制备超薄石墨烯纳米片的方法 | |
| Yin et al. | Templated synthesis of spinel cobaltite MCo2O4 (M= Ni, Co and Mn) hierarchical nanofibers for high performance supercapacitors | |
| CN106947435B (zh) | 高导热纳米碳复合材料及其制备方法 | |
| US20120031644A1 (en) | Ultraconducting articles | |
| Mo et al. | Facile flame deposit of CNFs/Fe2O3 coating on 304 stainless steel mesh and their high capacitive performance | |
| JP2007095367A (ja) | 二硼化マグネシウム超伝導体線材の作製方法 | |
| Zhang et al. | Carbothermal shock enabled functional nanomaterials for energy-related applications | |
| Yin et al. | (Ni, Co) Se2 nanoparticles on vertical graphene nanosheets@ carbon microtubes for high-performance solid-state asymmetric supercapacitors | |
| CN113012859B (zh) | 一种卷绕法制备金属/碳复合导线的方法 | |
| CN101814345B (zh) | 一种疏松的三维立体宏观碳纳米管网的制备方法 | |
| CN101837970B (zh) | 一种三维立体宏观碳纳米管网的制备方法 | |
| CN116469602A (zh) | 一种高导电铜基石墨烯复合材料及其制备装置 | |
| Duan et al. | Structural and electronic properties of chiral single-wall copper nanotubes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |