CN116682597B - 金属-石墨烯复合导体及其制备方法和应用 - Google Patents

金属-石墨烯复合导体及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种金属‑石墨烯复合导体及其制备方法和应用，所述金属‑石墨烯复合导体包括外金属管、以及设置在所述外金属管内的m个金属管和n个石墨烯管，其中，m为大于等于1的任意整数，n为大于等于1的任意整数，m=n或者n‑m=1；所述m个金属管和所述n个石墨烯管以石墨烯管‑金属管‑石墨烯管这种相互交替的形式叠套设置在所述外金属管内；所述外金属管套设在其中一石墨烯管上，且所述外金属管的内管壁与该石墨烯管的外管壁贴合连接。本申请所述的金属‑石墨烯复合导体可以在金属‑石墨烯复合导体中形成大尺寸且均匀化分布的嵌设在金属基体中的石墨烯层，形成由石墨烯层独立导电的高导电模式。

Description

金属-石墨烯复合导体及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及导体材料技术领域，尤其涉及一种金属-石墨烯复合导体及其制备方法和应用。
背景技术
金属导体因具有较好的导电性、导热性、延展性等性能，而被广泛应用于电力、交通运输、工业装备及电子信息等领域。但是，近年来，随着能源与环境问题日益严峻以及高新技术的发展，对金属导体的导电性、导热性、稳定性等性能提出了更高的要求。
石墨烯是一种二维晶体材料，具有高导电、高导热、高强度、高柔韧度、化学惰性强、气体阻隔性能强等诸多优点，使得石墨烯在诸多方面具有很大的应用前景。
将石墨烯掺杂在金属导体中可以有效提升金属导体的导电性、导热性、强度、韧性和稳定性等性能。
然而，现有的金属-石墨烯复合导体的主要制备方法为石墨烯与金属粉体混合压制或者石墨烯沉积铜箔压制，两者均采用CVD气相沉积法在金属粉体或铜箔的表面生成石墨烯。虽然应用 CVD 气相沉积法制备石墨烯已经可以实现大面积的制备，但是该方法制备的石墨烯的单个晶粒通常较小，而较小晶粒中会产生较多晶界，晶界会严重的弱化石墨烯的机械、电学和热学等性能，此外，晶粒较小的石墨烯在压制过程中易被无序化分布，甚至部分石墨烯会发生团聚，导致金属-石墨烯复合导体的导电性等性能较低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种金属-石墨烯复合导体，旨在改善现有的金属-石墨烯复合导体导电性差的问题。
本申请实施例是这样实现的，一种金属-石墨烯复合导体，包括外金属管、以及设置在所述外金属管内的m个金属管和n个石墨烯管，其中，m为大于等于1的任意整数，n为大于等于1的任意整数，m=n或者n-m=1；
所述m个金属管和所述n个石墨烯管以石墨烯管-金属管-石墨烯管这种相互交替的形式叠套设置在所述外金属管内；
所述外金属管套设在其中一石墨烯管上，且所述外金属管的内管壁与该石墨烯管的外管壁贴合连接。
可选的，在一些实施例中，所述n大于等于3，所述m大于等于2。
可选的，在一些实施例中，所述m个金属管包括第1金属管、第2金属管、······、第m金属管；
所述n个石墨烯管包括第1石墨烯管、第2石墨烯管、······、第n石墨烯管。
可选的，在一些实施例中，当m=n时，所述第1石墨烯管的内径>第1金属管的内径>第2石墨烯管的内径>第2金属管的内径>······>第n石墨烯管的内径>第m金属管的内径，在由外金属管的内管壁至外金属管的中心轴的方向上，按照第1石墨烯管、第1金属管、第2石墨烯管、第2金属管、······、第n内石墨烯管、第m金属管的顺序依次叠套设置；或者
当n-m=1时，所述第1石墨烯管的内径>第1金属管的内径>第2石墨烯管的内径>第2金属管的内径>······>第m金属管的内径>第n石墨烯管的内径，在由外金属管的内管壁至外金属管的中心轴的方向上，按照第1石墨烯管、第1金属管、第2石墨烯管、第2金属管、······、第m金属管、第n内石墨烯管的顺序依次叠套设置。
可选的，在一些实施例中，所述外金属管的管道、所述m个金属管的管道以及所述n个石墨烯管的管道的形状相同，为环形管道、多边形管道或者不规则管道。
可选的，在一些实施例中，所述外金属管和所述m个金属管的材料各自独立包括金属单质或合金，其中，所述金属单质包括铜、银、镍中的任意一种，所述合金包括金属与非金属形成的合金和两种以上的金属单质形成的合金中的一种或多种，其中，所述金属与非金属形成的合金包括铜与非金属单质形成的合金、银与非金属单质形成的合金，所述两种以上的金属单质形成的合金包括铜、银、铁、镍、铝、钨中的两种以上金属单质形成的合金以及镍铬合金中的任意一种。
可选的，在一些实施例中，所述外金属管的管壁的厚度大于等于100 μm；和/或
所述m个金属管的管壁的厚度各自独立为0.1~5 mm；和/或
所述n个石墨烯管的管壁的厚度各自独立为3~8层石墨烯。
可选的，在一些实施例中，所述金属-石墨烯复合导体还包括套设在所述外金属管的外管壁上的外石墨烯管。
可选的，在一些实施例中，所述外石墨烯管的管壁的厚度为3~8层石墨烯。
可选的，在一些实施例中，所述金属-石墨烯复合导体还包括填充在最内层的石墨烯管或最内层的金属管中的金属导体。
可选的，在一些实施例中，所述金属导体的材料包括金属单质或合金，其中，所述金属单质包括铜、银、镍中的任意一种，所述合金包括金属与非金属形成的合金和两种以上的金属单质形成的合金中的一种或多种，其中，所述金属与非金属形成的合金包括铜与非金属单质形成的合金、银与非金属单质形成的合金，所述两种以上的金属单质形成的合金包括铜、银、铁、镍、铝、钨中的两种以上金属单质形成的合金以及镍铬合金中的任意一种。
相应的，在一些实施例中，本申请还提供一种金属-石墨烯复合导体的制备方法，包括如下步骤：
A、提供外金属管；
B、向所述外金属管内通入温度为T1的第一惰性气体，并在所述外金属管的外管壁上流通温度为T2的第三惰性气体，其中，T1>外金属管中的金属的熔点> T2，使与第一惰性气体接触的固态金属转化为熔融态金属；
C、向所述外金属管内通入含氧气体，使所述熔融态金属至少部分被氧化形成金属氧化物；
D、停止通入含氧气体，改为通入第二惰性气体，以排出所述外金属管内的含氧气体；
E、停止通入第二惰性气体，改为通入碳源前驱体气体，以在所述外金属管的内管壁上生长石墨烯，形成石墨烯管；
F、在所述石墨烯管中形成金属管，所述金属管的外管壁贴合于所述石墨烯管的内管壁上；
G、重复上述步骤B~F共N次，或者，重复上述步骤B~F共N次并在第N次之后再次重复步骤B~E共1次，其中，N为大于等于0的整数，在所述外金属管内交替形成m个金属管和n个石墨烯管，其中，m为大于等于1的任意整数，n为大于等于1的任意整数，m=n或者n-m=1，得到金属-石墨烯复合导体。
可选的，在一些实施例中，在提供外金属管后以及在进行步骤B之前还包括：对所述外金属管预加热，其中，预加热的温度低于外金属管中的金属的熔点。
可选的，在一些实施例中，所述预加热的温度为800~1000℃。
可选的，在一些实施例中，所述T1为1200~1500℃；和/或
所述第一惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述第一惰性气体的气体流量为2000~3800 sccm。
可选的，在一些实施例中，所述第三惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述T2的温度为800~1000℃；和/或
所述第三惰性气体的气体流量为600~1000sccm；和/或
所述第三惰性气体的流通时间等于或大于所述第一惰性气体的通入时间。
可选的，在一些实施例中，所述含氧气体为纯氧或者含氧的惰性气体。
可选的，在一些实施例中，所述含氧气体的气体流量为2000~3800 sccm；和/或
所述含氧气体的通入时间为10~30 s；和/或
所述含氧气体的温度为1080~1200℃；和/或
所述含氧的惰性气体中，氧气在惰性气体中的体积占比为0.006~0.2%；和/或
所述含氧的惰性气体中的惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种。
可选的，在一些实施例中，所述第二惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述碳源前驱体气体包括甲烷、天然气、乙炔、丙烷中的一种或多种；和/或
所述碳源前驱体气体的温度为1000~1060℃；和/或
所述碳源前驱体气体的气体流量为5~50 sccm。
可选的，在一些实施例中，在通入所述碳源前驱体气体的同时还通入有保护气体，其中，
所述保护气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述保护气体的气体流量为0~1000 sccm。
可选的，在一些实施例中，在通入碳源前驱体气体的同时还通入有还原性气体，其中，
所述还原性气体包括氢气；和/或
所述还原性气体的流量为10~500 sccm。
可选的，在一些实施例中，在所述石墨烯管中形成金属管的方法包括：向所述石墨烯管中注入金属液，转动所述外金属管，并向石墨烯管中通入温度小于等于金属液凝固点的第四惰性气体。
可选的，在一些实施例中，所述第四惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述第四惰性气体的温度为900~1080℃。
可选的，在一些实施例中，在向所述石墨烯管中注入铜液的过程中，所述外金属管与水平面平行或者与水平面相交。
可选的，在一些实施例中，当所述外金属管与水平面平行时：所述第四惰性气体的气体流量为500~900 sccm；所述外金属管的转速为100~150 r/min，转动时间为20~80 s。
可选的，在一些实施例中，当所述外金属管与水平面相交时：外金属管与水平面的夹角为10~45℃；所述第四惰性气体的气体流量为700~1000 sccm；所述外金属管的转速为150~200 r/min，转动时间为20~80 s。
可选的，在一些实施例中，所述外金属管的外管壁上套设有外石墨烯管。
可选的，在一些实施例中，在第N次重复步骤B~E后还包括：向第N次重复步骤E时形成的石墨烯管中注入填充用金属液并固化，得到填充在该石墨烯管中的金属导体。
可选的，在一些实施例中，所述外金属管的材料、每次进行步骤F时使用的金属液的材料、填充用金属液的材料各自独立选自金属单质或合金，其中，所述金属单质包括铜、银、镍中的任意一种，所述合金包括金属与非金属形成的合金和两种以上的金属单质形成的合金中的一种或多种，其中，所述金属与非金属形成的合金包括铜与非金属单质形成的合金、银与非金属单质形成的合金，所述两种以上的金属单质形成的合金包括铜、银、铁、镍、铝、钨中的两种以上金属单质形成的合金以及镍铬合金中的任意一种。
相应的，本申请实施例还提供一种上述制备方法制备得到的金属-石墨烯复合导体作为电线电缆或电接触头的应用。
本申请所述的金属-石墨烯复合导体中包括外金属管、以及设置在外金属管内的m个金属管和n个石墨烯管，且所述m个金属管和所述n个石墨烯管以石墨烯管-金属管-石墨烯管-金属管这种相互交替的形式相互叠套设置在所述外金属管内，如此，一方面，可以在金属-石墨烯复合导体中形成大尺寸且均匀化分布的嵌设在金属基体中的石墨烯层，形成由石墨烯层独立导电的高导电模式，从而替代现有的金属-石墨烯复合导体中的铜-石墨烯-铜的低导电模式；另一方面，大尺寸且均匀化分布的石墨烯层形成的石墨烯管夹设在金属管中，还可以有效提升金属-石墨烯复合导体的韧性和导热性等性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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它的附图。
图1是本申请实施例提供的一种金属-石墨烯复合导体的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的另一种金属-石墨烯复合导体的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的又一种金属-石墨烯复合导体的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的又一种金属-石墨烯复合导体的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的又一种金属-石墨烯复合导体的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的又一种金属-石墨烯复合导体的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的又一种金属-石墨烯复合导体的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的又一种金属-石墨烯复合导体的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的又一种金属-石墨烯复合导体的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的一种金属-石墨烯复合导体的制备方法流程图；
图11是本申请实施例的外金属管的意图；
图12是向与水平面平行的外金属管内注入金属液的示意图；
图13是向与水平面成一定夹角的外金属管内注入金属液的示意图。
附图标记：
金属-石墨烯复合导体100；外金属管10；金属管20；第1金属管201；第2金属管202；第m金属管20m；石墨烯管30；第1石墨烯管301；第2石墨烯管302；第n石墨烯管30n；外石墨烯管40；金属导体50。
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。用语第一、第二、第三等仅仅作为标示使用，并没有强加数字要求或建立顺序。
在本申请中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。
在本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，“ a,b,或c中的至少一项（个）”，或，“a,b,和c中的至少一项（个）”，均可以表示：a, b, c, a-b（即a和b）, a-c, b-c, 或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
本申请的技术方案如下：
第一方面，请参阅图1~图6，本申请实施例提供一种金属-石墨烯复合导体100，包括外金属管10、以及设置在外金属管10内的m个金属管20和n个石墨烯管30，其中，m为大于等于1的任意整数，n为大于等于1的任意整数，m=n或者n-m=1。
所述外金属管10套设在一石墨烯管30上，且外金属管10的内管壁与所述石墨烯管30的外管壁贴合连接。
所述m个金属管20的外径和内径均不同，所述n个石墨烯管30的外径和内径均不相同，所述m个金属管20和所述n个石墨烯管30以石墨烯管-金属管-石墨烯管-金属管这种相互交替的形式相互叠套（嵌套）设置在所述外金属管10内。相邻的石墨烯管和金属管的管壁贴合连接，例如，当石墨烯管套设在金属管时，该石墨烯管的内管壁与该金属管的外管壁贴合连接。
可以理解的，本申请所述的相互叠套设置是指外径相对较大的管套设在外径相对较小的管的外管壁上，且外径相对较大的管的内管壁贴合在外径较小的管的外管壁上。
换言之，所述m个金属管20包括第1金属管201、第2金属管202、······、第m金属管20m，所述n个石墨烯管20包括第1石墨烯管301、第2石墨烯管302、······、第n石墨烯管30n。
当m=n时，所述第1石墨烯管301的内径>第1金属管201的内径>第2石墨烯管302的内径>第2金属管202的内径>······>第n石墨烯管30n的内径>第m金属管20m的内径。在所述外金属管10内，所述m个金属管20和n个石墨烯管30n的排布顺序为：在由外金属管10的内管壁至外金属管10的中心轴的方向上，按照第1石墨烯管301、第1金属管201、第2石墨烯管302、第2金属管202、······、第n内石墨烯管30n、第m金属管20m的顺序依次叠套设置，换言之，第1石墨烯管301套设在第1金属管201的外管壁上、第1金属管201套设在第2石墨烯管302的外管壁上、第2石墨烯管302套设在第2金属管202的外管壁上、······、第n内石墨烯管30n套设在第m金属管20m的外管壁上。
当n-m=1时，所述第1石墨烯管301的内径>第1金属管201的内径>第2石墨烯管302的内径>第2金属管202的内径>······>第m金属管20m的内径>第n石墨烯管30n的内径。在所述外金属管10内，所述m个金属管20和n个石墨烯管30n的排布顺序为：在由外金属管10的内管壁至外金属管10的中心轴的方向上，按照第1石墨烯管301、第1金属管201、第2石墨烯管302、第2金属管202、······、第m金属管20m、第n内石墨烯管30n的顺序依次叠套设置，换言之，第1石墨烯管301套设在第1金属管201的外管壁上、第1金属管201套设在第2石墨烯管302的外管壁上、第2石墨烯管302套设在第2金属管202的外管壁上、······、第m金属管20m套设在第n内石墨烯管30n的外管壁上。
在一些实施例中，所述n大于等于3，所述m大于等于2。如此，可以使得所述金属-石墨烯复合导体100具有更优的韧性、稳定性和导电性等性能。
在一些实施例中，所述外金属管10的管道、所述m个金属管20的管道以及n个石墨烯管30的管道的形状相同，可以为环形管道、多边形管道、或者不规则管道。
在另一些实施例中，所述外金属管10的管道与与其贴合的石墨烯管30的管道的形状相同，可以为环形管道、多边形管道、或者不规则管道，而由该石墨烯管30再往内的金属管20和石墨烯管30的管道的形状可以为环形。
可以理解，本申请所述的环形管道是指外金属管10的内管壁在与其轴垂直的截面上所构成的形状为环形，多边形管道是指外金属管10的内管壁在与其轴垂直的截面上所构成的形状为多边形，不规则管道是指外金属管10的内管壁在与其轴垂直的截面上所构成的形状为不规则的形状。
可以理解，所述外金属管10的外管壁在与其轴垂直的截面上所构成的形状没有限制，可以为任意的形状，例如圆形、多边形、不规则形等任意的形状。
可以理解，本申请所述的环形可以为圆形或椭圆形，本申请所述的多边形可以为三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等已知的等边或非等边多边形。
所述外金属管10的内管壁可以为规则的圆柱面、多棱柱面或不规则的面。
所述外金属管10和所述m个金属管20的材料可以各自独立包括但不限于金属单质或合金。所述金属单质包括但不限于铜、银、镍中的任意一种。所述合金包括但不限于金属与非金属形成的合金和两种以上的金属单质形成的合金中的一种或多种，其中，所述金属与非金属形成的合金包括但不限于铜与非金属单质形成的合金、银与非金属单质形成的合金，所述两种以上的金属单质形成的合金包括但不限于铜、银、铁、镍、铝、钨中的两种以上金属单质形成的合金以及镍铬合金中的任意一种。在至少一实施例中，所述铜与非金属单质形成的合金可以为铜与稀土金属氧化物形成的合金。
所述外金属管10的管壁的厚度可以为大于等于100 μm。
所述m个金属管20的管壁的厚度各自独立为0.1~5 mm，例如，0.1 mm、0.5 mm、1mm、1.5 mm、2 mm、2.5 mm、3 mm、3.5 mm、4 mm、4.5 mm、5 mm等。在所述厚度范围内，可以使所述金属-石墨烯复合导体100具有较高的导电性。
所述n个石墨烯管30的管壁的厚度可以各自独立为3~8层石墨烯，优选为3~5层石墨烯，例如，3层石墨烯、4层石墨烯、5层石墨烯、6层石墨烯、7层石墨烯、8层石墨烯等。在所述厚度范围内，可以使石墨烯管30中的石墨烯具有较好的连续性，从而使石墨烯管30具有较高的韧性、导电性和导热性等性能。
在至少一些实施例中，单层石墨烯的厚度为0.0344 nm。
所述m个金属管20的长度可以相同或不同，所述n个石墨烯管30的长度可以相同或不同。
在至少一实施例中，所述外金属管10、所述m个金属管20、所述n个石墨烯管30的长度均相同。
在一些实施例中，请参阅图7，所述金属-石墨烯复合导体100还包括套设在所述外金属管10的外管壁上的外石墨烯管40。所述外石墨烯管40的内管壁与所述外金属管10的外管壁贴合连接。
所述外石墨烯管40的管壁的厚度可以为3~8层石墨烯，例如，3层石墨烯、4层石墨烯、5层石墨烯、6层石墨烯、7层石墨烯或8层石墨烯，优选为3~5层。在所述厚度范围内，可以使外石墨烯管40中的石墨烯具有较好的连续性，从而使外石墨烯管40具有较高的韧性、导电性和导热性等性能。
在一些实施例中，请参阅图8和图9，所述金属-石墨烯复合导体100还可以包括填充在最内层的石墨烯管或最内层的金属管中的金属导体50。所述金属导体50可以有效提升金属-石墨烯复合导体100的韧性、导电性和导热性等性能。
所述金属导体50的材料可以包括但不限于上文所述的金属单质或合金。可以理解，所述金属导体50的材料可以与所述外金属管10和所述m个金属管20的材料相同或不同。
本申请所述的金属-石墨烯复合导体100中包括外金属管10、以及设置在外金属管10内的m个金属管20和n个石墨烯管30，且所述m个金属管20和所述n个石墨烯管30以石墨烯管-金属管-石墨烯管-金属管这种相互交替的形式相互叠套设置在所述外金属管10内，如此，一方面，可以在金属-石墨烯复合导体100中形成大尺寸且均匀化分布的嵌设在金属基体中的石墨烯层，形成由石墨烯层独立导电的高导电模式，从而替代现有的金属-石墨烯复合导体中的铜-石墨烯-铜的低导电模式；另一方面，大尺寸且均匀化分布的石墨烯层形成的石墨烯管夹设在金属管中，还可以有效提升金属-石墨烯复合导体100的韧性和导热性等性能。
第二方面，请参阅图结合参阅图10~图11和图1~图9，本申请实施例还提供一种金属-石墨烯复合导体100的制备方法，包括如下步骤：
A、提供外金属管10；
B、向所述外金属管10内通入温度为T1的第一惰性气体，并在所述外金属管的外管壁上流通温度为T2的第三惰性气体，其中，T1>外金属管中的金属的熔点> T2，使与第一惰性气体接触的固态金属转化为熔融态金属；
C、向所述外金属管10内通入含氧气体，使所述熔融态金属至少部分被氧化形成金属氧化物；
D、停止通入含氧气体，改为通入第二惰性气体，以排出所述外金属管10内的含氧气体；
E、停止通入第二惰性气体，改为通入碳源前驱体气体，以在所述外金属管10的内管壁上生长石墨烯，形成石墨烯管30，所述石墨烯管30的外管壁与所述外金属管10的内管壁贴合连接；
F、在所述石墨烯管中形成金属管20，所述金属管20的外管壁贴合于所述石墨烯管30的内管壁上；
G、重复上述步骤B~F共N次，或者，重复上述步骤B~F共N次并在第N次之后再次重复步骤B~E共1次，其中，N为大于等于0的整数，在所述外金属管10内交替形成m个金属管和n个石墨烯管，其中，m为大于等于1的任意整数，n为大于等于1的任意整数，m=n或者n-m=1，得到金属-石墨烯复合导体100。
所述步骤A中：
所述外金属管10的材料和厚度分别参上文所述，在此不再赘述。
在一些实施例中，在提供外金属管10后以及在进行步骤B之前还包括：对所述外金属管10预加热，其中，预加热的温度低于外金属管10中的金属的熔点。如此，有利于后续通入的第一惰性气体快速有效地加热外金属管10的内管壁，以使所述内管壁快速有效地从固态转化为熔融态。
在至少一实施例中，所述预加热的温度为800~1000℃，例如800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃等。
所述步骤B中：
所述温度T1大于所述外金属管10中的金属的熔点。在一些实施例中，所述温度T1为1200~1500℃，例如1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃等。在所述温度范围内，可以快速有效地使所述外金属管10的内管壁上的金属从固态转化为熔融态。
所述第一惰性气体可以包括但不限于氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种。
所述第一惰性气体的气体流量为2000~3800 sccm，例如，2000 sccm、2200 sccm、2400 sccm、2500 sccm、2600 sccm、2800 sccm、3000 sccm、3200 sccm、3400 sccm、3500sccm、3600 sccm、3800 sccm等。在所述气体流量和时间的范围内，可以快速有效地得到适量的熔融态金属。
所述在所述外金属管10的外管壁上流通温度为T2的第三惰性气体，可以对外金属管10进行冷却。如此，既有利于在外金属管10的内管壁上快速有效地形成适量的熔融态金属，又可以避免熔融态金属形成过多而使外金属管10变形或部分管壁在厚度方向上全部熔融。
所述第三惰性气体可以包括但不限于氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种。
所述T2的温度可以为800~1000℃，例如800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃等。
所述第三惰性气体的气体流量为600~1000 sccm，例如800 sccm、850 sccm、900sccm、950 sccm、1000 sccm等。
所述第三惰性气体的流通时间等于或大于所述第一惰性气体的通入时间。
将外金属管内壁上的固态金属转化为熔融态金属，在液态金属的情况下，既有利于步骤C中的氧化，又有利于石墨烯的沉积生长，有利于使生长得到的石墨烯具有较大的晶格，并且有利于石墨烯均匀连续分布。
所述步骤C中：
所述含氧气体可以为纯氧或者含氧的惰性气体。所述含氧的惰性气体中，氧气在惰性气体中的体积占比为0.006~0.2%，例如，0.006%、00086%、0.016%、0.026%、0.056%、0.066%、0.086%、0.1%、0.12%、0.14%、0.15%、0.16%、0.18%、0.2%等。
所述含氧的惰性气体中的惰性气体包括但不限于氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种。
所述含氧气体的气体流量为2000~3800 sccm。
所述含氧气体的通入时间为10~30 s。
所述含氧气体的温度为1080~1200℃，例如，1080℃、1100℃、1120℃、1140℃、1150℃、1160℃、1180℃、1200℃等。在所述温度范围内，有利于快速有效地氧化所述熔融态金属，得到金属氧化物。
在所述氧气的占比范围内、含氧气体的通入时间范围内、以及含氧气体的温度范围内，有利于快速有效地氧化所述熔融态金属，得到金属氧化物。
通过在外金属管10的内管壁上形成金属氧化物，引入氧离子，氧离子可以在石墨烯生长过程中起到抑制石墨烯形核和加速碳原子迁移的作用，有利于石墨烯的晶格变大，形成大尺寸的石墨烯，并有利于形成的石墨烯分布均匀有序。
所述步骤D中：
所述第二惰性气体包括但不限于氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种。
所述步骤E中：
所述碳源前驱体气体包括甲烷、天然气、乙炔、丙烷等已知用于气相沉积制备石墨烯的碳源气体中的一种或多种。
所述碳源前驱体气体的温度为1000~1060℃，例如1000℃、1020℃、1040℃、1050℃、1060℃等。
所述碳源前驱体气体的气体流量为5~50 sccm，例如，5 sccm、10 sccm、15 sccm、20 sccm、25 sccm、30 sccm、35 sccm、40 sccm、45 sccm、50 sccm等。
在通入所述碳源前驱体气体的同时还通入有保护气体，所述保护气体包括但不限于氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种。
所述保护气体的气体流量为0~1000sccm，例如，10 sccm、50 sccm、100 sccm、150sccm、200 sccm、250 sccm、300 sccm、500 sccm、600 sccm、800 sccm、900 sccm、1000 sccm等。可理解的，当保护气体的流量为0时，表示未通入保护气体。
在一些实施例中，在通入碳源前驱体气体的同时还通入有还原性气体。
所述还原性气体可以为已知用于通过气相沉积法制备石墨烯的还原性气体，例如，可以包括但不限于氢气。
在一些实施例中，所述还原性气体的流量为10~500 sccm，例如，10 sccm、50sccm、100 sccm、150 sccm、200 sccm、250 sccm、300 sccm、350 sccm、400 sccm、450 sccm、500 sccm等。
所述石墨烯管30的厚度为3~8层石墨烯，优选为3~5层石墨烯。
所述步骤F中：
在一些实施例中，在所述石墨烯管30中形成金属管20的方法包括：向所述石墨烯管30中注入金属液，转动所述外金属管10，并向石墨烯管30中通入温度小于等于金属液凝固点的第四惰性气体。
可以理解，本申请所述的金属液为熔融态的金属。
所述金属液中的金属的材料可以包括但不限于上文所述的金属单质或合金。
可以理解，所述金属液中的金属可以与所述外金属管10中的金属相同或不同，对应的，所述金属管20的材料与所述外金属管10的材料可以相同或不同。
所述第四惰性气体可以包括但不限于氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种。
请参阅图12和图13，在向所述石墨烯管30中注入铜液的过程中，所述外金属管10与水平面平行或者与水平面相交。
可以理解，请参阅图12，本申请所述外金属管10与水平面平行是指外金属管10的管道与水平面平行，请参阅图13，本申请所述的外金属管10与水平面相交是指外金属管10的管道与水平面呈一定的夹角α。
当所述外金属管10与水平面平行时：所述第四惰性气体的温度可以为900~1080℃；所述第四惰性气体的气体流量为500~900 sccm；所述外金属管10的转速为100~150 r/min，转动时间为20~80 s。如此，有利于快速有效地在石墨烯管30的内管壁上形成管壁的厚度均匀的金属管20。
当所述外金属管10与水平面相交时：外金属管10与水平面的夹角可以为10~45℃，所述第四惰性气体的温度可以为900~1080℃；所述第四惰性气体的气体流量为700~1000sccm；所述外金属管10的转速为150~200 r/min，转动时间为20~80s。如此，有利于快速有效地在石墨烯管30的内管壁上形成管壁的厚度均匀的金属管20。
所述金属管20的管壁厚度参上文所述，在此不再赘述。
所述步骤G中：
每次重复步骤B~F所使用的金属液的材质可以相同或不同，如此，可以使得制备得到的m个金属管20的材料相同或不同。每次进行步骤B~F所使用的金属液可以各自独立选自但不限于上文所述的金属单质或合金。
可以理解的，在第一次重复步骤B时，通入第一惰性气体后，可以使第一次形成的金属管20的管壁上的固态金属转化为熔融态金属。每次重复步骤B时，通入第一惰性气体后可以使裸露的金属管20的管壁上的固态金属转化为熔融态金属。
可以理解，本申请中，在步骤B中，通过上述参数条件的控制，可以使得所形成的熔融态金属吸附在未熔融的固态金属上而不流动，从而不会影响外金属管10或金属管20的厚度的均匀性。
在一些实施例中，所述外金属管10的外管壁上套设有外石墨烯管40。所述外石墨烯管40可以通过已知的在金属基体上生长石墨烯的方法制备得到。
在一些实施例中，在第N次重复步骤B~E后还包括：向第N次重复步骤E时形成的石墨烯管30中注入填充用金属液并固化，得到填充在该石墨烯管30中的金属导体50。
所述填充用金属液的材料可以包括但不限于上文所述的金属单质或合金。可以理解，所述充用金属液的材料可以与所述外金属管10和每次进行步骤F时使用的金属液的材料相同或不同。换言之，所述外金属管10的材料、每次进行步骤F时使用的金属液的材料、填充用金属液的材料各自独立选自上文所述的金属单质或合金。
本申请所述的金属-石墨烯复合导体的制备方法，通过在外金属管10内逐层形成交替的n个石墨烯管30和m个金属管20，如此，一方面，可以在金属-石墨烯复合导体100中形成大尺寸且均匀化分布的嵌设在金属基体中的石墨烯层，形成由石墨烯层独立导电的高导电模式，从而替代现有的金属-石墨烯复合导体中的铜-石墨烯-铜的低导电模式；另一方面，大尺寸且均匀化分布的石墨烯层形成的石墨烯管夹设在金属管中，还可以有效提升金属-石墨烯复合导体100的韧性和导热性等性能。
第三方面，本申请实施例还提供一种金属-石墨烯复合导体100的应用，可以用于任意需要导电和/或导热的装置中，例如，电线电缆、电接触头等导体。
下面通过具体实施例来对本申请进行具体说明，以下实施例仅是本申请的部分实施例，不是对本申请的限定。
实施例1
A、提供外金属管，所述外金属管的材料为铜，管壁厚度为100 μm，将外金属管加热至900℃；
B、在外金属管内通入温度为1350℃的第一惰性气体氩气，第一惰性气体的流量为3000 sccm，使与第一惰性气体接触的固态铜转化为熔融态铜，并在所述外金属管的外壁流通温度为900℃的第三惰性气体氩气，第三惰性气体的流量为8500 sccm；
C、向所述外金属管内通入含氧的氩气，其中，含氧的惰性气体的流量为3000sccm，温度为1100℃，通入时间为20 s，氧气在惰性气体中的占比为0.1%，使熔融态铜至少部分被氧化形成氧化铜；
D、停止通入含氧气体，改为通入第二惰性气体氮气，以排出所述外金属管内的含氧气体；
E、停止通入第二惰性气体，改为通入含甲烷、氮气和氢气的气体，其中，气体的温度为1020℃，甲烷的流量为30 sccm，氮气的流量为500 sccm，氢气的流量为250 sccm，以在所述外金属管的内管壁上生长石墨烯，形成石墨烯管；
F、将外金属管水平放置，向所述外金属管内注入铜液，以125转/分钟的转速转动所述外金属管50 s，并向外金属管内通入温度为1000℃的第四惰性气体氩气，以在所述石墨烯管中形成金属管，所述金属管的外管壁贴合于所述石墨烯管的内管壁上；
G、重复上述步骤B~F共5次，在所述外金属管内交替形成5个金属管和5个石墨烯管，得到金属-石墨烯复合导体100。
本实施例的金属-石墨烯复合导体100为铜-石墨烯复合导体，包括外金属管10、以及依次叠套设置在外金属管10内的5个金属管和5个石墨烯管，所述金属-石墨烯复合导体100中，由外至内依次为外金属管、第1石墨烯管、第1金属管、第2石墨烯管、第2金属管、第3石墨烯管、第3金属管、第4石墨烯管、第4金属管、第5石墨烯管、第5金属管。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，区别在于，本实施例中，步骤G为：重复上述步骤B~F共5次，并在第5次之后再次重复步骤B~E共1次，在所述外金属管内交替形成5个金属管和6个石墨烯管，得到金属-石墨烯复合导体100。
本实施例的金属-石墨烯复合导体100包括外金属管10、以及依次叠套设置在外金属管10内的5个金属管和6个石墨烯管，所述金属-石墨烯复合导体100中，由外至内依次为外金属管、第1石墨烯管、第1金属管、第2石墨烯管、第2金属管、第3石墨烯管、第3金属管、第4石墨烯管、第4金属管、第5石墨烯管、第5金属管、第6石墨烯管。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，区别在于，本实施例中，步骤G中重复上述步骤B~F共5次之后，还包括向第5次重复步骤E时形成的金属管中注入填充用铜液并固化，得到填充在该金属管中的金属导体，得到金属-石墨烯复合导体100。
本实施例的金属-石墨烯复合导体100包括外金属管10、依次叠套设置在外金属管10内的5个金属管和5个石墨烯管、以及填充在最内层的金属管中的金属导体。
实施例4
本实施例与实施例2基本相同，区别在于，本实施例中，重复上述步骤B~F共5次，并在第5次之后再次重复步骤B~E共1次，在所述外金属管内交替形成5个金属管和6个石墨烯管之后，还包括：向最内层的石墨烯管中注入填充用铜液并固化，得到填充在最内层的石墨烯管中的金属导体，得到金属-石墨烯复合导体100。
本实施例的金属-石墨烯复合导体100包括外金属管10、依次叠套设置在外金属管10内的5个金属管和6个石墨烯管、以及填充在最内层的石墨烯管中的金属导体。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，区别在于，本实施例中，步骤G中重复上述步骤B~F共1次。
本实施例的金属-石墨烯复合导体100为铜-石墨烯复合导体，包括外金属管10、以及依次叠套设置在外金属管10内的1个金属管和1个石墨烯管，所述金属-石墨烯复合导体100中，由外至内依次为外金属管、第1石墨烯管、第1金属管。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，区别在于，本实施例中，步骤G中重复上述步骤B~F共10次。
本实施例的金属-石墨烯复合导体100为铜-石墨烯复合导体，包括外金属管10、以及依次叠套设置在外金属管10内的10个金属管和10个石墨烯管，所述金属-石墨烯复合导体100中，由外至内依次为外金属管、第1石墨烯管、第1金属管、第2石墨烯管、第2金属管、第3石墨烯管、第3金属管、第4石墨烯管、第4金属管、第5石墨烯管、第5金属管、第6石墨烯管、第6金属管、第7石墨烯管、第7金属管、第8石墨烯管、第8金属管、第9石墨烯管、第9金属管、第10石墨烯管、第10金属管。
对实施例1~6的金属-石墨烯复合导体100的导电率IACS和机械性能进行测试，测试结果参表一。
表一：
由表一可知：
实施例1~6的金属-石墨烯复合导体100的导电率在117.8%以上，相较于铜的导电率100%具有明显的提升，可见，本申请的金属-石墨烯复合导体100具有较优的导电性能；
实施例1~6的金属-石墨烯复合导体100的抗拉强度在246Mpa以上，可见，本申请的金属-石墨烯复合导体100可以具有较优的抗拉强度；
实施例1~6的金属-石墨烯复合导体100的维氏硬度在55.8以上，可见，本申请的石墨烯-金属复合导体100具有较强的硬度。
综上，本申请的金属-石墨烯复合导体100具有较优的导电性和机械性能。
以上对本申请实施例所提供的金属-石墨烯复合导体及其制备方法和应用进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (32)

1.一种金属-石墨烯复合导体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、提供外金属管；
B、向所述外金属管内通入温度为T1的第一惰性气体，并在所述外金属管的外管壁上流通温度为T2的第三惰性气体，其中，T1>外金属管中的金属的熔点> T2，使与第一惰性气体接触的固态金属转化为熔融态金属；
C、向所述外金属管内通入含氧气体，使所述熔融态金属至少部分被氧化形成金属氧化物；
D、停止通入含氧气体，改为通入第二惰性气体，以排出所述外金属管内的含氧气体；
E、停止通入第二惰性气体，改为通入碳源前驱体气体，以在所述外金属管的内管壁上生长石墨烯，形成石墨烯管；
F、在所述石墨烯管中形成金属管，所述金属管的外管壁贴合于所述石墨烯管的内管壁上；
G、重复上述步骤B~F共N次，或者，重复上述步骤B~F共N次并在第N次之后再次重复步骤B~E共1次，其中，N为大于等于0的整数，在所述外金属管内交替形成m个金属管和n个石墨烯管，其中，m为大于等于1的任意整数，n为大于等于1的任意整数，m=n或者n-m=1，得到金属-石墨烯复合导体。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在提供外金属管后以及在进行步骤B之前还包括：对所述外金属管预加热，其中，预加热的温度低于外金属管中的金属的熔点。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预加热的温度为800~1000℃。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述T1为1200~1500℃；和/或
所述第一惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述第一惰性气体的气体流量为2000~3800 sccm。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述第三惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述T2的温度为800~1000℃；和/或
所述第三惰性气体的气体流量为600~1000sccm；和/或
所述第三惰性气体的流通时间等于或大于所述第一惰性气体的通入时间。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氧气体为纯氧或者含氧的惰性气体。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述含氧气体的气体流量为2000~3800 sccm；和/或
所述含氧气体的通入时间为10~30 s；和/或
所述含氧气体的温度为1080~1200℃；和/或
所述含氧的惰性气体中，氧气在惰性气体中的体积占比为0.006~0.2%；和/或
所述含氧的惰性气体中的惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述第二惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述碳源前驱体气体包括甲烷、天然气、乙炔、丙烷中的一种或多种；和/或
所述碳源前驱体气体的温度为1000~1060℃；和/或
所述碳源前驱体气体的气体流量为5~50 sccm。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在通入所述碳源前驱体气体的同时还通入有保护气体，其中，
所述保护气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述保护气体的气体流量为0~1000 sccm。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在通入碳源前驱体气体的同时还通入有还原性气体，其中，
所述还原性气体包括氢气；和/或
所述还原性气体的流量为10~500 sccm。
11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述石墨烯管中形成金属管的方法包括：向所述石墨烯管中注入金属液，转动所述外金属管，并向石墨烯管中通入温度小于等于金属液凝固点的第四惰性气体。
12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，
所述第四惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氙气中的一种或多种；和/或
所述第四惰性气体的温度为900~1080℃。
13.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在向所述石墨烯管中注入铜液的过程中，所述外金属管与水平面平行或者与水平面相交。
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，
当所述外金属管与水平面平行时，所述第四惰性气体的气体流量为500~900 sccm，所述外金属管的转速为100~150 r/min，所述外金属管的转动时间为20~80 s；或者
当所述外金属管与水平面相交时，外金属管与水平面的夹角为10~45℃；所述第四惰性气体的气体流量为700~1000 sccm，所述外金属管的转速为150~200 r/min，所述外金属管的转动时间为20~80 s。
15.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述外金属管的外管壁上套设有外石墨烯管。
16.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在重复上述步骤B~F共N次之后，或者，在重复上述步骤B~F共N次并在第N次之后再次重复步骤B~E共1次之后还包括：向外金属管内注入填充用金属液并固化，得到金属导体。
17.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述外金属管的材料选自金属单质或合金，其中，所述金属单质包括铜、银、镍中的任意一种，所述合金包括金属与非金属形成的合金和两种以上的金属单质形成的合金中的一种或多种，其中，所述金属与非金属形成的合金包括铜与非金属单质形成的合金、银与非金属单质形成的合金，所述两种以上的金属单质形成的合金包括铜、银、铁、镍、铝、钨中的两种以上金属单质形成的合金以及镍铬合金中的任意一种。
18.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述金属液的材料选自金属单质或合金，其中，所述金属单质包括铜、银、镍中的任意一种，所述合金包括金属与非金属形成的合金和两种以上的金属单质形成的合金中的一种或多种，其中，所述金属与非金属形成的合金包括铜与非金属单质形成的合金、银与非金属单质形成的合金，所述两种以上的金属单质形成的合金包括铜、银、铁、镍、铝、钨中的两种以上金属单质形成的合金以及镍铬合金中的任意一种。
19.如权利要求16任意一项权利要求所述的制备方法，其特征在于，所述填充用金属液的材料选自金属单质或合金，其中，所述金属单质包括铜、银、镍中的任意一种，所述合金包括金属与非金属形成的合金和两种以上的金属单质形成的合金中的一种或多种，其中，所述金属与非金属形成的合金包括铜与非金属单质形成的合金、银与非金属单质形成的合金，所述两种以上的金属单质形成的合金包括铜、银、铁、镍、铝、钨中的两种以上金属单质形成的合金以及镍铬合金中的任意一种。
20.一种由权利要求1~19任意一项所述的制备方法制备得到的金属-石墨烯复合导体。
21.如权利要求20所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，其特征在于，包括外金属管、以及设置在所述外金属管内的m个金属管和n个石墨烯管，其中，m为大于等于1的任意整数，n为大于等于1的任意整数，m=n或者n-m=1；
所述m个金属管和所述n个石墨烯管以石墨烯管-金属管-石墨烯管这种相互交替的形式叠套设置在所述外金属管内；
所述外金属管套设在其中一石墨烯管上，且所述外金属管的内管壁与该石墨烯管的外管壁贴合连接。
22.如权利要求21所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，所述n大于等于3，所述m大于等于2。
23.如权利要求21所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，
所述m个金属管包括第1金属管、第2金属管、······、第m金属管；
所述n个石墨烯管包括第1石墨烯管、第2石墨烯管、······、第n石墨烯管。
24.如权利要求23所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，
当m=n时，所述第1石墨烯管的内径>第1金属管的内径>第2石墨烯管的内径>第2金属管的内径>······>第n石墨烯管的内径>第m金属管的内径，在由外金属管的内管壁至外金属管的中心轴的方向上，按照第1石墨烯管、第1金属管、第2石墨烯管、第2金属管、······、第n内石墨烯管、第m金属管的顺序依次叠套设置；或者
当n-m=1时，所述第1石墨烯管的内径>第1金属管的内径>第2石墨烯管的内径>第2金属管的内径>······>第m金属管的内径>第n石墨烯管的内径，在由外金属管的内管壁至外金属管的中心轴的方向上，按照第1石墨烯管、第1金属管、第2石墨烯管、第2金属管、······、第m金属管、第n内石墨烯管的顺序依次叠套设置。
25.如权利要求21所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，所述外金属管的管道、所述m个金属管的管道以及所述n个石墨烯管的管道的形状相同，为环形管道、多边形管道或者不规则管道。
26.如权利要求21所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，所述外金属管和所述m个金属管的材料各自独立包括金属单质或合金，其中，所述金属单质包括铜、银、镍中的任意一种，所述合金包括金属与非金属形成的合金和两种以上的金属单质形成的合金中的一种或多种，其中，所述金属与非金属形成的合金包括铜与非金属单质形成的合金、银与非金属单质形成的合金，所述两种以上的金属单质形成的合金包括铜、银、铁、镍、铝、钨中的两种以上金属单质形成的合金以及镍铬合金中的任意一种。
27.如权利要求21所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，
所述外金属管的管壁的厚度大于等于100 μm；和/或
所述m个金属管的管壁的厚度各自独立为0.1~5 mm；和/或
所述n个石墨烯管的管壁的厚度各自独立为3~8层石墨烯。
28.如权利要求21所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，所述金属-石墨烯复合导体还包括套设在所述外金属管的外管壁上的外石墨烯管。
29.如权利要求28所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，所述外石墨烯管的管壁的厚度为3~8层石墨烯。
30.如权利要求21所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，所述金属-石墨烯复合导体还包括填充在最内层的石墨烯管或最内层的金属管中的金属导体。
31.如权利要求30所述的金属-石墨烯复合导体，其特征在于，所述金属导体的材料包括金属单质或合金，其中，所述金属单质包括铜、银、镍中的任意一种，所述合金包括金属与非金属形成的合金和两种以上的金属单质形成的合金中的一种或多种，其中，所述金属与非金属形成的合金包括铜与非金属单质形成的合金、银与非金属单质形成的合金，所述两种以上的金属单质形成的合金包括铜、银、铁、镍、铝、钨中的两种以上金属单质形成的合金以及镍铬合金中的任意一种。
32.一种权利要求20~31任意一项所述的金属-石墨烯复合导体作为电线电缆或电接触头的应用。
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