CN117476276A - 一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆 - Google Patents

一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆 Download PDF

Info

Publication number
CN117476276A
CN117476276A CN202311373608.4A CN202311373608A CN117476276A CN 117476276 A CN117476276 A CN 117476276A CN 202311373608 A CN202311373608 A CN 202311373608A CN 117476276 A CN117476276 A CN 117476276A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
cable
polymer
electromagnetic interference
electrode layer
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
Application number
CN202311373608.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117476276B (zh
Inventor
丁俊旺
余琳玲
林建清
黄焕新
赵寻
张锐斌
金思潮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong New Yaguang Cable Co ltd
Original Assignee
Guangdong New Yaguang Cable Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong New Yaguang Cable Co ltd filed Critical Guangdong New Yaguang Cable Co ltd
Priority to CN202311373608.4A priority Critical patent/CN117476276B/zh
Publication of CN117476276A publication Critical patent/CN117476276A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117476276B publication Critical patent/CN117476276B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • 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
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • 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
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • 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
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/221—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers filling-up interstices
    • 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
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/24—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by extrusion
    • 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
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/26—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping
    • H01B13/2606—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping by braiding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1805—Protections not provided for in groups H01B7/182 - H01B7/26
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28—Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/292—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to heat

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，属于电缆技术领域。该电缆包括导芯、屏蔽层、编织层和外层。其中所述屏蔽层通过退火软铜丝编织的电磁屏蔽层实现高频电磁干扰的屏蔽。所述外层上间隔设置有功能层和附着层；功能层由两个电极层和致动层构成，致动层由两种电活性离子聚合物形成，以在电缆受到冲击时，通过向电极压施加电压而使外层产生膨胀或收缩，从而改变电缆的硬度和强度。并且所述电活性离子聚合物为非牛顿流体，可以进一步使电缆能够承受瞬间施加的冲击力。

Description

一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆
技术领域
本发明属于电缆技术领域，尤其涉及一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆。
背景技术
在现代科技发展中，电缆在通信、传输和控制系统中扮演着至关重要的角色。然而，由于电缆的物理特性，它们常常容易受到物理冲击、电磁干扰等因素的影响，这可能导致数据传输的中断或设备的损坏。尤其在高冲击和高电磁环境下，如石油开采、军事和航空航天等领域，电缆的性能和稳定性就显得尤为重要。
而传统的电缆设计，往往无法在高冲击和高电磁干扰环境下提供足够的防护。为了解决这个问题，科研人员和工程师们尝试了多种方法，包括使用更高强度的材料、增加电缆的层次和厚度等。但这些方法往往会增加电缆的重量和成本，而且在某些极端环境下，效果仍然不理想。
根据已公开的技术方案，公开号为CN104051066A的技术方案提出一种高强度的控制电缆，其通过内部线芯成组地进行8字型绕制，从而实现电缆的整体强度提高；公告号为US08240119B2的技术方案提出的高强度电缆通过在外涂层中使用一种具有非金属增强元件的扭曲外层，从而加强电缆的抗扭曲能力；公开号为JP2006169714A提出一种高强度纤维复合材料电缆，通过在外缆套料中采用特殊加工工艺的单捻纱，使得电缆具有弯曲均匀的轴向力和形状稳定的特点。
以上技术方案均提出通过电缆的材质或结构的静态技术方案，增强电缆本身的强度，然而通过这类型静态设计的技术无法适应动态冲击力变化范围更为宽泛的冲击工况，因此还需要提出更多优化的技术方案。
背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
发明内容
本发明的目的在于，公开了一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，属于电缆技术领域。该电缆包括导芯、屏蔽层、编织层和外层。其中所述屏蔽层通过退火软铜丝编织的电磁屏蔽层实现高频电磁干扰的屏蔽。所述外层上间隔设置有功能层和附着层；功能层由两个电极层和致动层构成，致动层由两种电活性离子聚合物形成，以在电缆受到冲击时，通过向电极压施加电压而使外层产生膨胀或收缩，从而改变电缆的硬度和强度。并且所述电活性离子聚合物为非牛顿流体，可以进一步使电缆能够承受瞬间施加的冲击力。
本发明采用如下技术方案：
一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，所述电缆自内而外依次包括导芯(1)、屏蔽层(2)、编织层(3)和外层(4)；
所述外层(4)中沿第一方向，即电缆长度方向上间隔设置有功能层(6)以及附着层(7)；其中所述功能层(6)包括以下多个组成部分：
第一电极层(41)；以及与所述第一电极层相对且隔开的
第二电极层(42)；以及
导电流体；以及电性耦合到所述第一电极层，并与所述第二电极层通过所述导电流体产生流动性互动的致动层(43)；
其中，所述致动层(43)包括：以第一电活性离子聚合物形成的第一聚合物层；以及由第二电活性离子聚合物形成的第二聚合物层；所述第一电活性离子聚合物和第二电活性离子聚合物在施加外部电势时产生膨胀或收缩；
并且，所述第二电活性离子聚合物的硬度值高于所述第一电活性离子聚合物的硬度值；所述第一聚合物层和第二聚合物层被配置为将施加在所述第一聚合物层上的力传递到将力进行衰减的第二聚合物层上；
通过设置于电缆内部或者外置的传感器感知冲击力，并由此向所述第一聚合物层和/或第二聚合物层施加电压从而使所述外层(4)的硬度和强度在短时间内变高，从而提高电缆的抗冲击能力；
优选地，所述第一聚合物层和第二聚合物层被配置为直接接触，或者由柔软或弹性物料隔开；
优选地，每段所述功能层(6)的第一电极层(41)以及第二电极层(42)通过导体电性连接到相邻的一段功能层(6)的第一电极层(41)以及第二电极层(42)，并且最终将导体接入电源，以提供使每段功能层(6)的第一电极层(41)以及第二电极层(42)具有使致动层(43)产生形变用的电压；
优选地，相邻的一段所述功能层与一段所述附着层在第一方向上的长度比例N的数值，通过以下计算方式确定：
上式中，d是功能层(6)的厚度，D是电缆的设计直径，M是电缆抗冲击力的设计上限，T是电缆的最高设计工作温度；k1和k2是由相关技术人员通过实验计算确定的计算系数；e是自然对数；
优选地，所述第一电活性离子聚合物的交联密度至少为交联剂或线性单体的1.5％～6.0％体积或重量比例；第二电活性离子聚合物的交联密度小于1.5％的交联剂或线性单体的体积或重量比例；
优选地，所述第二电活性离子聚合物针对每一种交联剂的交联密度比例均比所述第一电活性离子聚合物的交联密度高2.50％；
优选地，所述导电流体包括以下物质中的一种或一种以上的组合：离子液体、离子凝胶或含有导电纳米颗粒的流体；
优选地，所述导芯(1)的数量为一根或以上；当具有两根或以上导芯(1)时，多根导芯(1)以绞合的方式扭转从而互相之间变得紧密；
其中，所述导芯(1)自内而外依次包括导体(11)和绝缘层(12)，所述绝缘层(12)挤包在所述导体(11)外侧，所述导体(11)为镀银软铜线制成的，所述绝缘层(12)为聚全氟乙丙烯材质制成的；并且在在绝缘层(2)之外涂有粒径小于1000目的超细滑石粉；
并且在导芯(1)之间以及导芯(1)与屏蔽层(2)之间填充有填料(5)；所述填料为橡胶；
优选地，所述屏蔽层(2)采用退火软铜丝编织，其编织密度大于等于80％；
进一步的，提出一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆的制备方法；所述制备方法包括以下步骤：
S100：制备导芯，将导体采用绝缘层进行挤出包覆，形成单根导芯；
S200：在绝缘层之外涂覆超细滑石粉；
S300：在导芯之间以及导芯与屏蔽层之间填充填料；
S400：通过内钢带铠装结构或者内钢丝铠装结构制备屏蔽层；将所述屏蔽层套设于导芯外侧；
S500：在所述屏蔽层外侧套设编织层；
S600：将所述外层通过层压法套设于所述编织层外侧；
S700：为功能层(6)的导体做出接电端口。
本发明所取得的有益效果是：
1.本发明的电缆引入了电活性离子聚合物和导电流体，这使得电缆在受到冲击时可以通过改变硬度和强度来抵抗冲击力，从而显著提高电缆的抗冲击和防爆性能；
2.本发明的电缆通过采用高密度的退火软铜丝编织屏蔽层，可以有效地抵抗电磁干扰，保障数据传输的稳定性和准确性；
3.本发明的电缆采用的电活性离子聚合物能在施加电压时产生膨胀或收缩，这使得电缆能够在各种极端环境(如高温、低温、高压、低压)下保持稳定性能，可以广泛应用于各类型特殊的行业领域。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
序号说明：1-导芯；2-屏蔽层；3-编织层；4-外层；5-填料；6-功能层；7-附着层；11-导体；12-绝缘层；41-第一电极层；42-第二电极层；43-致动层；44-导电流体；46-第一聚合物层；48-第二聚合物层
图1为本发明所述电缆的示意图；
图2为本发明实施例中电缆中功能层与附着层的设置方式的示意图；
图3为本发明实施例中所述导芯的示意图；
图4为本发明实施例中所述功能层的示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内。包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位。以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。
实施例一：示例性地，提出一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，如附图1所示，所述电缆自内而外依次包括导芯1、屏蔽层2、编织层3和外层4；
如附图2所示，所述外层4中沿第一方向，即电缆长度方向上间隔设置有功能层6以及附着层7；其中所述功能层6包括以下多个组成部分：第一电极层41、第二电极层42；第二电极层42与所述第一电极层41相对且隔开；以及导电流体44；以及电性耦合到所述第一电极层41，并与所述第二电极层42通过所述导电流体产生流动性互动的致动层43；
其中，所述致动层43包括：以第一电活性离子聚合物形成的第一聚合物层46；以及由第二电活性离子聚合物形成的第二聚合物层48；所述第一电活性离子聚合物和第二电活性离子聚合物在施加外部电势时产生膨胀或收缩；
并且，所述第二电活性离子聚合物的硬度值高于所述第一电活性离子聚合物的硬度值；所述第一聚合物层和第二聚合物层被配置为将施加在所述第一聚合物层上的力传递到将力进行衰减的第二聚合物层上；
通过设置于电缆内部或者外置的传感器感知冲击力，并由此向所述第一聚合物层和/或第二聚合物层施加电压从而使所述外层4的硬度和强度在短时间内变高，从而提高电缆的抗冲击能力；
优选地，所述第一聚合物层和第二聚合物层被配置为直接接触，或者由柔软或弹性物料隔开；
优选地，每段所述功能层6的第一电极层41、第二电极层42通过导体电性连接到相邻的一段功能层6对应的第一电极层41、第二电极层42，并且最终将导体接入电源，以提供使每段功能层6的第一电极层41以及第二电极层42具有使致动层43产生形变用的电压；
优选地，相邻的一段所述功能层与一段所述附着层在第一方向上的长度比例N的数值，即如附图2中，N＝L1:L2的数值通过以下计算方式确定：
上式中，d是功能层6的厚度，D是电缆的设计直径，M是电缆抗冲击力的设计上限，T是电缆的最高设计工作温度；k1和k2是由相关技术人员通过实验计算确定的计算系数；e是自然对数；
通过成比例地设置功能层与附着层在电缆长度方向上的长度，可以在保证功能层的形变功能的基础上，节省大量的功能层材料，降低电缆的生产成本；
优选地，所述第一电活性离子聚合物的交联密度至少为交联剂或线性单体的1.5％～6.0％体积或重量比例；第二电活性离子聚合物的交联密度小于1.5％的交联剂或线性单体的体积或重量比例；
优选地，所述第二电活性离子聚合物针对每一种交联剂的交联密度比例均比所述第一电活性离子聚合物的交联密度高2.50％；
优选地，所述导电流体包括以下物质中的一种或一种以上的组合：离子液体、离子凝胶或含有导电纳米颗粒的流体；
优选地，所述导芯1的数量为一根或以上；当具有两根或以上导芯1时，多根导芯1以绞合的方式扭转从而互相之间变得紧密；
其中，如附图3所示，所述导芯1自内而外依次包括导体11和绝缘层12，所述绝缘层12挤包在所述导体11外侧，所述导体11为镀银软铜线制成的，所述绝缘层12为聚全氟乙丙烯材质制成的；并且在在绝缘层2之外涂有粒径小于1000目的超细滑石粉；
并且在导芯1之间以及导芯1与屏蔽层2之间填充有填料5；所述填料为橡胶；
优选地，所述屏蔽层2采用退火软铜丝编织，其编织密度大于等于80％；
进一步的，提出一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆的制备方法；所述制备方法包括以下步骤：
S100：制备导芯，将导体采用绝缘层进行挤出包覆，形成单根导芯；
S200：在绝缘层之外涂覆超细滑石粉；
S300：在导芯之间以及导芯与屏蔽层之间填充填料；
S400：通过内钢带铠装结构或者内钢丝铠装结构制备屏蔽层；将所述屏蔽层套设于导芯外侧；
S500：在所述屏蔽层外侧套设编织层；
S600：将所述外层通过层压法套设于所述编织层外侧；
S700：为功能层6的导体做出接电端口；
在一种示例性的实施方式中，所述功能层6的结构如附图4所示；
其中功能层6包括第一电极层41，与第一电极相对并与第一电极层41间隔开的第二电极层42，包括一个或多个EAP形状变形、传感和力衰减层的致动层43，以及被限定于致动层43与第二电极层42之间空间的导电流体44；
优选地，第一电极层41的朝向致动层43的一面为导电层；而与导电层向对的另一面，即朝向电缆外部环境的一层为保护层；所述保护层为绝缘性质的保护层；保护层优选地采用不易破损且防水的材质制造，用于保护外层4；
在一些优选的实施方式中，第一、第二电极层为柔料材质，其具有可弯曲、伸缩的特性，其可以包括由自由金属、石墨或者其他导电材料所形成的材料制成；
另一方面所述附着层7可以与所述保护层为相同的材料，起到保护电缆外表面的作用；
进一步的，致动层43中的第一聚合物层46与第一电极层41电性接触；第二聚合物层48与导电流体44电性接触，并且导电流体44与第二电极层42电性接触；
并且，两个相邻的功能层6之间以一段附着层7；两个相邻的功能层6的第一电极层41之间，可以采用例如金属导线、导电液、导电硅胶等方式，穿过中间的附着层7从而实现电性接通；同样地两个相邻的功能层6的第二电极层42之间，可以采用相同或类似的形式电性接通；
进一步的，在更多优选的实施方式中，导电流体44实际上可以位于外层4的其他位置；在一些实施方案中，导电流体44可以位于第一聚合物层46和第二聚合物层48之间；在一些实施方案中，导电流体44可以是第二聚合物层48的一部分；
设置所述导电流体44的目的在于使第一电极层41与第二电极层42之间为电性接通，以形成在致动层43的上、下两层中，形成有效的电势场，从而使电活性离子聚合物作出形变的反应；
优选地，导电流体44可以为液态，或半液态，或者半固态；导电流体44亦可以在一定程度上吸收外部冲击所带来的荷载，并可以将荷载进一步传导向周边的导电流体44或邻近的部分；
进一步的，在一些优选的实施方式中，形成所述第一、第二聚合物层的第一和/或第二电活性离子聚合物选自聚甲基丙烯酸、聚2-羟乙基甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、离子化聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸-共聚丙烯酰胺、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸)、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、季铵化聚(4-乙烯基吡啶氯化物)、聚(乙烯基苄基三甲基氯化铵)、磺化聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)、磺化聚苯乙烯，以及它们的组合中选择的；
进一步的，在电活性离子聚合物中交联剂和线性单体的使用可以改变聚合物的电活性；例如，通过增加交联剂的浓度，可以增加聚合物的刚度，从而增加其在电场作用下的形变能力；此外，通过改变交联剂的类型，也可以调整聚合物的响应速度和效率；另一方面，线性单体则是聚合物形成的基础，它们通过化学反应链式连接形成聚合物；在电活性离子聚合物中，线性单体的选择和比例可以影响到聚合物的电活性；例如，含有更多电荷的线性单体可以提高聚合物的电导率，从而增强其电活性；总的来说，电活性离子聚合物、交联剂和线性单体之间的关系非常复杂，通过改变这三者之间的相互作用和比例，可以得到具有不同电活性的聚合物，从而满足不同的应用需求；
在一些优选的实施方式中，将第一电活性离子聚合物与第一交联剂进行交联作用；优选的实施方式中，第一电活性离子聚合物是弹性聚合物链；弹性聚合物链的非限制性示例包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)链，以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)二甲基丙烯酸酯链；在某些特定的实施例中，第一电活性离子聚合物与包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)二甲基丙烯酸酯链的第一交联剂，以及与第一交联剂不同的第二交联剂进行交联；在一些实施例中，第一电活性离子聚合物与包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)二甲基丙烯酸酯链及与第一交联剂不同的第二交联剂进行交联；
在优选的实施方式中，第二交联剂是从由聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯链、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,1,1-三羟甲基丙烷，以及它们的组合中选择的；
在一些优选的实施方式中，第一和/或第二电活性离子聚合物可以是一个或多个含离子单体的聚合物，或者通常任何含有一个或多个可电离基团的聚合物；在某些实施方案中，第一和/或第二电活性离子聚合物包含含离子单体如甲基丙烯酸，其还可含有包含非离子单体如甲基丙烯酸2-羟乙酯、与聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯交联或其它合适的交联剂，如乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，1，1-三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或交联剂的组合的聚合物；其它电活性聚合物也可以用作电活性材料或作为电活性材料的组分，如聚乙烯醇、电离聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸共(聚丙烯酰胺)、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基-l-丙烷磺酸)、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、四甲化聚(4-乙烯基氯化吡啶)、聚(乙烯基苄基三甲基氯化铵)，磺化聚(苯乙烯-b-乙烯-共丁烯-b-苯乙烯)、磺化聚(苯乙烯)或通过运动、膨胀、收缩、卷曲、弯曲、屈曲或波纹响应电的材料；优选的电活性材料包括单体甲基丙烯酸，聚合和交联，优选与交联剂的聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯，其数均分子量约为每摩尔330克，交联水平低，相对于甲基丙烯酸的摩尔百分比小于0.78摩尔百分比的聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯，优选在0.31至0.44摩尔百分比的范围内交联聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯甲基丙烯酸；在某些实施方案中，在聚合之前，用与含离子单体混溶或相容的溶剂稀释单体和交联剂；一旦聚合和交联，电活性材料可以用电解质溶液或电解质凝胶制剂进一步溶胀；
在一些优选的实施方式中，第一电活性离子聚合物材料是从由甲基丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯盐(如钾或钠盐)的共聚物，其他含离子的聚合物或共聚物，以及它们的组合中选择的；因此，在这些实施例中，电活性聚合物可能是多模态的；在这些实施例中，第一电活性离子聚合物可能包含两种或更多种交联剂，从而具有多于一个的理想性质；在某些特定的实施例中，该性质是从由电阻、弹性、坚固度、塑形能力、回弹性以及它们的组合中选择的一个或多个特性；进一步考虑使用与第一和第二交联剂不同的第三和/或第四种交联剂；也就是说，电活性聚合物可能还包含与第一、第二和第三种交联剂不同的第四种交联剂；
通过以上配置，使电缆需要瞬间强化从而应对冲击时，通过控制所述功能层6的收缩，借助于所述功能层6与附着层7的连接，使所述电缆变硬；而在初始状态时，使所述功能层6处于放松状态，从而使电缆保持柔软。
实施例二：本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进；
对于本发明的电缆，一种关键的元件是能够在功能层的第一电极层和第二电极层之间提供电源，从而在第一聚合物层与第二聚合物层之间产生电压差的装置；这种装置可以是外置的各种类型的设备，例如提供直流电的电池或者交流电的系统；
在一些优选的实施方式中，直流电源的提供元件为电池；电池能够提供稳定的直流电压，使得在第一电极层和第二电极层之间形成稳定的电压差，这对于聚合物层的稳定运行是必要的；优选地电池可以为锂离子电池，因其高能量密度和长周期性能，可用作该系统的电源；另外，铅酸电池或镍氢电池也是可行的选择，具体的选择取决于应用需求和成本考虑；
在一些优选的实施方式中，交流电源也可以用作该系统的电源；例如，可以使用交流电源适配器，它可以将主电网的交流电转换为适合该系统的直流电；这种适配器通常包括一个变压器，用于将输入电压降低到所需级别，以及一个整流器，用于将交流电转换为直流电；
除了以上提到的外置电源；在一些优选的实施方式中，包括从电缆中直接获取电源的方式；在这种实施方式中，电缆中的输电线路可以直接为第一电极层和第二电极层提供电源；为实现这一功能，可通过一种专门设计的电路将输电线路接入第一电极层和第二电极层。这种电路可以包括一个电压转换器，用于将输电线路中的电压调整到适合第一电极层和第二电极层的级别。此外，电路可以包括一个电流控制器，用于确保供给第一电极层和第二电极层的电流在安全范围内。
实施例三：本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进：
示例性地，提出用于制备所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆的制备步骤，其中包括以下步骤：
步骤S100是制备导芯；在这个步骤中，选择适合的导体材料，如铜，铝或者铜合金等，采用抽丝机进行抽芯使获得极小半径的导芯线；其后，将导体采用绝缘层进行挤出包覆，形成单根导芯；缘层可以是聚乙烯、聚氯乙烯或者其它高分子聚合物材料，具有良好的电绝缘性能和热稳定性，可以有效地保护导体，防止电流漏出，也可以防止导体之间的相互触摸，避免短路；
步骤S200是在绝缘层之外涂覆超细滑石粉；滑石粉是一种天然矿物，具有优良的润滑性和绝缘性；这一层超细滑石粉可以减少导芯与导芯之间以及导芯与填料之间的摩擦，使导芯在后续制备的过程中更加顺滑；
步骤S300是在导芯之间以及导芯与屏蔽层之间填充填料；所述填料为橡胶类材质，可选地包括氯化聚乙烯(CPE)、丁腈橡胶(NBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)或者硅橡胶等；填充的橡胶类材料具有优良的柔韧性，抗热老化性，耐气候和耐臭氧性；又材质的特殊性质，又使得填料具有良好的耐油，耐化学药品和阻燃性，最终进一步提高电缆的寿命性能；
步骤S400是通过内钢带铠装结构或者内钢丝铠装结构制备屏蔽层，然后将这个屏蔽层套设于导芯外侧；屏蔽层可以有效地防止外部的电磁干扰，保证电缆内部的电信号传输稳定可靠；其中采用的磁性钢带或者钢丝的选择可以根据具体的应用环境和防护需求进行；所述屏蔽层的工作原理基于法拉第屏蔽效应，即当一个封闭的导电壳体(如磁性屏蔽层)暴露在变化的磁场中时，壳体内部的磁场会被抵消；这是因为变化的磁场会在壳体上诱导出涡旋电流(被称为涡流)，这些电流产生的磁场与原始的外部磁场方向相反，从而在壳体内部抵消外部磁场；
步骤S500是在屏蔽层外侧套设编织层；这个编织层可以是由尼龙、聚酯或者其它高强度纤维材料编织而成，可以提供额外的机械保护，防止电缆在使用过程中被磨损或者撕裂；
步骤S600是将外层通过层压法套设于编织层外侧；由于本发明中的外层为多个具有不同功能的层构成的复合层结构，因此优选地采用层压法进行外层的配置；将所述外层的成型膜状片材，通过一个专门的层压机压制；机器将膜状片材紧密地卷绕在电缆周围，形成一个连续的所述外层；其后再通过热处理或压力处理，使护套材料软化并更好地贴合电缆；最终形成电缆的整体；
步骤S700是为功能层的导体做出接电端口；这个接电端口可以是金属接头、插座或者其它适合的连接方式，可以方便地将电缆连接到电源或者使用设备上，进行电力或者电信号的传输。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，其特征在于，所述电缆自内而外依次包括导芯(1)、屏蔽层(2)、编织层(3)和外层(4)；
所述外层(4)中沿第一方向，即电缆长度方向上间隔设置有功能层(6)以及附着层(7)；其中所述功能层(6)包括以下多个组成部分：
第一电极层(41)；以及与所述第一电极层相对且隔开的
第二电极层(42)；以及
导电流体；以及电性耦合到所述第一电极层，并与所述第二电极层通过所述导电流体产生流动性互动的
致动层(43)；
其中，所述致动层(43)包括：以第一电活性离子聚合物形成的第一聚合物层(46)；以及由第二电活性离子聚合物形成的第二聚合物层(48)；所述第一电活性离子聚合物和第二电活性离子聚合物在施加外部电势时产生膨胀或收缩的形变；
并且，所述第二电活性离子聚合物的硬度值高于所述第一电活性离子聚合物的硬度值；所述第一聚合物层和第二聚合物层被配置为将施加在所述第一聚合物层上的力传递到将力进行衰减的第二聚合物层上；
通过设置于电缆内部或者外置的传感器感知冲击力，并由此向所述第一聚合物层和/或第二聚合物层施加电压从而使所述外层(4)的硬度和强度在短时间内变高，从而提高电缆的抗冲击能力。
2.如权利要求1所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，其特征在于，所述第一聚合物层和第二聚合物层被配置为直接接触，或者由柔软或弹性物料隔开。
3.如权利要求2所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，其特征在于，每段所述功能层(6)的第一电极层(41)、第二电极层(42)通过导体电性连接到相邻的一段功能层(6)对应的第一电极层(41)、第二电极层(42)，并且最终将导体接入电源，以提供使每段功能层(6)的第一电极层(41)以及第二电极层(42)具有使致动层(43)产生形变用的电压。
4.如权利要求3所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，其特征在于，相邻的一段所述功能层与一段所述附着层在第一方向上的长度比例N的数值，通过以下计算方式确定：
上式中，d是功能层(6)的厚度，D是电缆的设计直径，M是电缆抗冲击力的设计上限，T是电缆的最高设计工作温度；k1和k2是由相关技术人员通过实验计算确定的计算系数；e是自然对数。
5.如权利要求4所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，其特征在于，所述第一电活性离子聚合物的交联密度至少为交联剂或线性单体的1.5％～6.0％体积或重量比例；第二电活性离子聚合物的交联密度小于1.5％的交联剂或线性单体的体积或重量比例。
6.如权利要求5所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，其特征在于，所述第二电活性离子聚合物针对每一种交联剂的交联密度比例均比所述第一电活性离子聚合物的交联密度高2.50％。
7.如权利要求6所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，其特征在于，所述导电流体包括以下物质中的一种或一种以上的组合：离子液体、离子凝胶或含有导电纳米颗粒的流体，以实现在施加电压时的流动性互动，进而改变所述外层(4)的硬度和强度。
8.如权利要求7所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，其特征在于，所述导芯(1)的数量为一根或以上；当具有两根或以上导芯(1)时，多根导芯(1)以绞合的方式扭转从而互相之间变得紧密；
其中，所述导芯(1)自内而外依次包括导体(11)和绝缘层(12)，所述绝缘层(12)挤包在所述导体(11)外侧，所述导体(11)为镀银软铜线制成的，所述绝缘层(12)为聚全氟乙丙烯材质制成的；并且在在绝缘层(2)之外涂有粒径小于1000目的超细滑石粉；
并且在导芯(1)之间以及导芯(1)与屏蔽层(2)之间填充有填料(5)；所述填料为橡胶。
9.如权利要求8所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆，其特征在于，所述屏蔽层(2)采用退火软铜丝编织，其编织密度大于等于80％。
10.一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备如权利要求7所述一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆；其中，所述制备方法包括以下步骤：
S100：制备导芯，将导体采用绝缘层进行挤出包覆，形成单根导芯；
S200：在绝缘层之外涂覆超细滑石粉；
S300：在导芯之间以及导芯与屏蔽层之间填充填料；
S400：通过内钢带铠装结构或者内钢丝铠装结构制备屏蔽层；将所述屏蔽层套设于导芯外侧；
S500：在所述屏蔽层外侧套设编织层；
S600：将所述外层通过层压法套设于所述编织层外侧；
S700：为功能层(6)的导体做出接电端口。
CN202311373608.4A 2023-10-23 2023-10-23 一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆 Active CN117476276B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311373608.4A CN117476276B (zh) 2023-10-23 2023-10-23 一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311373608.4A CN117476276B (zh) 2023-10-23 2023-10-23 一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117476276A true CN117476276A (zh) 2024-01-30
CN117476276B CN117476276B (zh) 2024-04-23

Family

ID=89635659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311373608.4A Active CN117476276B (zh) 2023-10-23 2023-10-23 一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117476276B (zh)

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4985313A (en) * 1985-01-14 1991-01-15 Raychem Limited Wire and cable
CN102264827A (zh) * 2008-12-29 2011-11-30 北欧化工公司 抗应力致白性得以改进的改性柔性聚丙烯电缆层
US8987598B1 (en) * 2012-11-07 2015-03-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Corrossion resistant minesweeping cable
CN204242629U (zh) * 2014-04-23 2015-04-01 沈阳沈缆四环电缆制造有限公司 具有抗电磁干扰功能的变频器电缆
CN204270722U (zh) * 2014-12-24 2015-04-15 沈阳北阳电缆制造有限责任公司 一种本质安全型防爆电缆
CN105190328A (zh) * 2013-02-01 2015-12-23 3M创新有限公司 用于电力电缆的套筒
CN106158084A (zh) * 2016-08-30 2016-11-23 武汉宏联电线电缆有限公司 轨道交通用直流动力及控制复合电缆
CN106297982A (zh) * 2016-08-15 2017-01-04 江苏亨通线缆科技有限公司 智能设备用屏蔽抗干扰电缆
CN107742548A (zh) * 2010-11-03 2018-02-27 博瑞立斯有限公司 一种聚合物组合物和包含聚合物组合物的电力电缆
CN209103837U (zh) * 2018-10-30 2019-07-12 重庆鸽皇电线电缆集团有限公司 低噪音电磁流量计用新型电缆
CN111122916A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 普睿司曼股份公司 可收缩的电缆接头和电压传感器
CN213844835U (zh) * 2020-11-25 2021-07-30 南京安达电线电缆有限责任公司 一种高抗干扰性军用电缆
CN215451014U (zh) * 2021-08-12 2022-01-07 无锡市林德电缆有限公司 计算机用柔性电缆
CN217588449U (zh) * 2022-05-25 2022-10-14 江苏天诚智能集团有限公司 一种防爆柔性计算机电缆
CN218768830U (zh) * 2022-12-01 2023-03-28 山东远通线缆有限公司 一种超柔软特种电缆

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4985313A (en) * 1985-01-14 1991-01-15 Raychem Limited Wire and cable
CN102264827A (zh) * 2008-12-29 2011-11-30 北欧化工公司 抗应力致白性得以改进的改性柔性聚丙烯电缆层
CN107742548A (zh) * 2010-11-03 2018-02-27 博瑞立斯有限公司 一种聚合物组合物和包含聚合物组合物的电力电缆
US8987598B1 (en) * 2012-11-07 2015-03-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Corrossion resistant minesweeping cable
CN105190328A (zh) * 2013-02-01 2015-12-23 3M创新有限公司 用于电力电缆的套筒
CN204242629U (zh) * 2014-04-23 2015-04-01 沈阳沈缆四环电缆制造有限公司 具有抗电磁干扰功能的变频器电缆
CN204270722U (zh) * 2014-12-24 2015-04-15 沈阳北阳电缆制造有限责任公司 一种本质安全型防爆电缆
CN106297982A (zh) * 2016-08-15 2017-01-04 江苏亨通线缆科技有限公司 智能设备用屏蔽抗干扰电缆
CN106158084A (zh) * 2016-08-30 2016-11-23 武汉宏联电线电缆有限公司 轨道交通用直流动力及控制复合电缆
CN209103837U (zh) * 2018-10-30 2019-07-12 重庆鸽皇电线电缆集团有限公司 低噪音电磁流量计用新型电缆
CN111122916A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 普睿司曼股份公司 可收缩的电缆接头和电压传感器
CN213844835U (zh) * 2020-11-25 2021-07-30 南京安达电线电缆有限责任公司 一种高抗干扰性军用电缆
CN215451014U (zh) * 2021-08-12 2022-01-07 无锡市林德电缆有限公司 计算机用柔性电缆
CN217588449U (zh) * 2022-05-25 2022-10-14 江苏天诚智能集团有限公司 一种防爆柔性计算机电缆
CN218768830U (zh) * 2022-12-01 2023-03-28 山东远通线缆有限公司 一种超柔软特种电缆

Also Published As

Publication number Publication date
CN117476276B (zh) 2024-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3043358B1 (en) Metal sheathed cable with jacketed, cabled conductor subassembly
CN208673756U (zh) 一种耐弯折柔性电力电缆
CN117476276B (zh) 一种具有高度防爆和抗电磁干扰特性的电缆
KR20110061205A (ko) 풍력 발전용 고압 케이블
CN201898632U (zh) 一种自控温加热电缆
CN210627965U (zh) 一种海风发电用耐寒耐腐阻燃阻水钪铝合金导体中压电缆
CN108461183A (zh) 一种超柔软的机器人手臂用电缆及其加工方法
CN210403247U (zh) 一种电缆用聚四氟乙烯薄膜
CN209388777U (zh) 一种交流电力电缆
CN207663810U (zh) 一种军用弹性体软电缆
CN205943499U (zh) 一种高强度耐扭曲拖链控制软电缆
CN219512849U (zh) 扁平电线
CN206075854U (zh) 一种xlpo绝缘、tpu护套超柔电动汽车充电电缆
CN216212396U (zh) 一种铜芯双层聚氯乙烯绝缘抗弯折电线电缆
CN219202815U (zh) 一种耐高温防水线缆
CN216849365U (zh) 一种高端数控设备用柔性电缆
CN219553255U (zh) 一种蓄电池高压电缆
CN216353485U (zh) 一种双铠装复合型屏蔽式控制电缆
CN212010409U (zh) 一种高弹性的传输电缆
CN211957244U (zh) 一种塑料绝缘电力电缆
CN213844870U (zh) 抗高能电磁脉冲特种综合电缆
CN209199625U (zh) 一种航空航天用辐照交联氟聚合物柔软轻型耐高温电缆
CN217606577U (zh) 一种柔韧性好的高压电缆
CN219958575U (zh) 一种工业拖链线
CN217719054U (zh) 一种耐弯折电线

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