CN117976319A - 一种含有螺旋状连续石墨烯层的高导电铜线制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的制备方法，首先将石墨烯‑铜复合箔卷绕成石墨烯‑铜复合箔卷，然后经过热挤压成型进行拉拔挤出，得到含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材；然后将上述步骤得到的含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材经过热处理后，得到含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线。本发明实现了含有石墨烯的铜箔向复合铜线的一步成型转化，采用螺旋式的绕卷方式以及后续热挤压成型的工艺，最大尺度的保证了成型时横向尺寸的稳定性，即保证了石墨烯在铜线内的连续性，而且实现了铜箔向铜线的连续化生产。本发明所制备的高导电复合铜线明显提高了铜线电导、有利于降低电网传输损耗，符合国家长期绿色发展的目标。
Description
技术领域
本发明属于石墨烯复合铜线制备技术领域，涉及一种含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的制备方法，尤其涉及一种含有螺旋状连续石墨烯层的高导电铜线制备方法。
背景技术
金属铜具有良好的化学稳定性、延展性及超高的电导率，尤其是随着工业生产用电与居民用电的不断增加，使得铜成为应用最广泛的导电材料。然而，导电铜线涉及的用电载荷和电能传输损耗的问题日益突出，其中关键就在于进一步提升铜线材的电导率，因此，制备高导电铜线材料逐渐成为了众多研究者的关注重点。
石墨烯具有优异的力学性能、热学性能、光学性能等，是金属基复合材料的理想选择之一。特别是石墨烯具有高达1×106S/cm的电导率，是目前已知导电率最高的材料，同时，石墨烯具有高达2×105cm2/(V·s)的室温载流子迁移率，电学性质优异，其超高的载流子迁移率与铜的高载流子密度相结合，有望得到导电率大幅提升的铜基复合材料。
目前石墨烯-铜线复合材料的制备方法包括粉末冶金法、原位合成法、化学气相沉积法(CVD)等。其中粉末冶金法是将石墨烯与铜粉按比例球磨混合后烧结得到块状材料，但球磨过程难免造成石墨烯团聚并引入缺陷；原位合成法是在铜粉表面包覆碳前驱体，经高温等处理过程原位转变为石墨烯，然后再将包覆有石墨烯的铜粉烧结从而制备块状材料，但表面转化的石墨烯含有丰富的结构缺陷，限制了电导率的提升。CVD法用于在铜箔表面生长石墨烯得到层状结构，相较于前两种方法，该方法得到的石墨烯均匀连续可控，且表面生长石墨烯具有良好的结晶性，缺陷含量较低。如CN110079785公开了一种铜基石墨烯复合板材的制备方法，其采用CVD法在预处理后的铜基底的上下表面生长石墨烯，得到石墨烯包覆铜基底；对至少一片石墨烯包覆铜基底进行热压烧结处理，得到由石墨烯和铜基底交替复合形成的层状复合材料，充分提升了铜的导电性能。CN114388167A提供了一种石墨烯铜线复合线材的制备方法，其采用CVD法制备了石墨烯铜箔，对其进行热等静压得到石墨烯铜块，经机加工得到铜棒，再经热挤压得到铜杆，最后经拉丝和退火得到导电率较高的石墨烯铜线。但涉及到从块件、棒件、杆件，最后再到铜丝的多步骤。为简化工艺流程，CN117079890A提供了另一种石墨烯-铜线的制备方法，通过将CVD法得到的石墨烯-铜箔围绕铜线进行多层卷曲后，放置在铜管内并密封抽真空，获得铜线/石墨烯铜箔/铜管的叠层结构，再经热旋锻加工、冷拉拔和退火处理过程，得到石墨烯复合铜线。综上，虽然已开发出石墨烯铜复合线材，但多级叠层结构没有在整个铜线内实现连续石墨烯导电网络，此外，现有工艺步骤复杂，石墨烯铜箔经过多次加工变形，更加重了对石墨烯薄层的破坏。
因此，如何找到一种更为适宜的导电铜线材料制备方法，工艺流程简单，且多级叠层结构能够在整个铜线内实现连续石墨烯导电网络，已成为业内诸多研究人员广为关注的焦点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的制备方法。本发明基于卷对卷CVD生产技术，采用了压延铜箔作为沉积基底，经过特定的CVD工艺实现了在压延铜箔上生长均匀可控的石墨烯层。然后，通过绕卷方式得到含有螺旋分布石墨烯的复合铜棒(卷)，再利用热挤压成型的方法进行拉拔挤出，得到含有连续石墨烯层的高导电铜线。
本发明提供了一种含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的制备方法，包括以下步骤：
1)将石墨烯-铜复合箔卷绕成石墨烯-铜复合箔卷，然后经过热挤压成型进行拉拔挤出，得到含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材；
2)将上述步骤得到的含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材经过热处理后，得到含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线。
优选的，所述卷绕的方式包括直接将石墨烯-铜复合箔进行卷绕形成筒状石墨烯-铜复合箔卷和/或将石墨烯-铜复合箔卷绕在铜棒上形成棒状石墨烯-铜复合箔卷；
所述直接将石墨烯-铜复合箔进行卷绕的过程中，具体为沿着石墨烯-铜复合箔的一角为起始进行螺旋卷绕；
所述将石墨烯-铜复合箔卷绕在铜棒上的过程中，具体为沿着石墨烯-铜复合箔的一角为起始进行螺旋卷绕。
优选的，所述一角为起始进行卷绕时，铜棒与石墨烯-铜复合箔一边的夹角为大于0°且小于90°；
所述石墨烯-铜复合箔包括多边形石墨烯-铜复合箔或类圆形石墨烯-铜复合箔；
所述石墨烯-铜复合箔为类圆形石墨烯-铜复合箔时，直接将石墨烯-铜复合箔螺旋卷绕形成筒状石墨烯-铜复合箔卷和/或将石墨烯-铜复合箔螺旋在铜棒上形成棒状石墨烯-铜复合箔卷。
优选的，所述石墨烯-铜复合箔包括铜箔的两面均复合有石墨烯层的石墨烯-铜复合箔；
所述铜箔包括压延铜箔；
所述铜箔的厚度为10～35μm。
优选的，所述铜箔的宽幅小于等于200mm；
所述石墨烯-铜复合箔的单面的石墨烯层具体为1～20层。
优选的，所述石墨烯-铜复合箔的制备方式包括采用CVD沉积工艺在铜箔的表面沉积石墨烯层或在铜表面复合无缺陷石墨烯薄膜。
优选的，进行所述CVD沉积工艺的设备包括高温管式炉、箱式马弗炉和卷对卷连续生长CVD炉中的一种或多种；
所述表面沉积前还包括铜箔表面前处理步骤。
优选的，所述热挤压的温度为400～1000℃；
所述热挤压的压力为30～100MPa。
优选的，所述热挤压模具出口孔径对应含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的线径。
优选的，所述热处理的温度为300～800℃；
所述热处理的保温时间为10～120分钟。
本发明提供了一种含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的制备方法，包括以下步骤，首先将石墨烯-铜复合箔卷绕成石墨烯-铜复合箔卷，然后经过热挤压成型进行拉拔挤出，得到含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材；然后将上述步骤得到的含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材经过热处理后，得到含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线。与现有技术相比，本发明基于卷对卷CVD生产技术，采用了压延铜箔作为沉积基底，经过特定的CVD工艺实现了在压延铜箔上生长均匀可控的石墨烯层，经过特定的绕卷方式配合热挤压成型的方法生产含有连续石墨烯层的高导电铜线，其多级叠层结构能够在整个铜线内实现连续的石墨烯导电网络。本发明制备的含有连续石墨烯层的高导电铜线是一种综合性能优于普通铜线的产品，其具有优异的导电性及力学强度，其中，高导电性能：通过螺旋式绕卷方法最大限度的提升了石墨烯在铜线内的含量占比，且连续式石墨烯层的存在保证了电子跃迁效率，高导电性能使得铜线在应用方面更为广泛，其电导率为102％～140％IACS；力学强度：石墨烯具有出色的机械强度和柔韧性，可以增强金属的机械性能。通过CVD法制备的石墨烯铜箔具有更高的抗拉强度和抗弯曲性能，能够更好地适应复杂的电子器件制造工艺和使用环境，其抗拉强度为180～450MPa。
本发明实现了含有石墨烯的铜箔向复合铜线的一步成型转化，采用螺旋式的绕卷方式以及后续热挤压成型的工艺，最大尺度的保证了成型时横向尺寸的稳定性，即保证了石墨烯在铜线内的连续性，而基于卷对卷连续CVD生产炉，实现了铜箔向铜线的连续化生产，通过改变热挤压模具的孔径尺寸和绕卷的致密性来生产不同线径的石墨烯铜线。本发明所提供的制备方法具有巨大的商业前景。本发明所制备的含有连续石墨烯层的高导电复合铜线明显提高了铜线电导、有利于降低电网传输损耗，符合国家长期绿色发展的目标。
附图说明
图1为本发明制备含有连续石墨烯层的高导电铜线制备方法的工艺流程图；
图2为本发明中绕卷后的筒状和棒状结构沿轴向方向的正面示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或石墨烯铜线制备领域使用的常规纯度。
本发明所有工艺装置，其名称和简称均属于本常规名称和简称，每个名称和简称在其相关用途的内均是清楚明确的，本技术人员根据名称、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明提供了一种含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的制备方法，包括以下步骤：
1)将石墨烯-铜复合箔卷绕成石墨烯-铜复合箔卷，然后经过热挤压成型进行拉拔挤出，得到含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材；
2)将上述步骤得到的含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材经过热处理后，得到含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线。
本发明首先将石墨烯-铜复合箔卷绕成石墨烯-铜复合箔卷，然后经过热挤压成型进行拉拔挤出，得到含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材。
在本发明中，所述卷绕的方式优选包括直接将石墨烯-铜复合箔进行卷绕形成筒状石墨烯-铜复合箔卷和/或将石墨烯-铜复合箔卷绕在铜棒上形成棒状石墨烯-铜复合箔卷，更优选为直接将石墨烯-铜复合箔进行卷绕形成筒状石墨烯-铜复合箔卷或将石墨烯-铜复合箔卷绕在铜棒上形成棒状石墨烯-铜复合箔卷。
在本发明中，所述直接将石墨烯-铜复合箔进行卷绕的过程中，具体优选为沿着石墨烯-铜复合箔的一角为起始进行螺旋卷绕。
在本发明中，所述将石墨烯-铜复合箔卷绕在铜棒上的过程中，具体优选为沿着石墨烯-铜复合箔的一角为起始进行螺旋卷绕。
在本发明中，所述一角为起始进行卷绕时，铜棒与石墨烯-铜复合箔一边的夹角优选为大于0°且小于90，更优选为20°～70°，更优选为40°～50°。
在本发明中，所述石墨烯-铜复合箔优选包括多边形石墨烯-铜复合箔或类圆形石墨烯-铜复合箔。
在本发明中，所述石墨烯-铜复合箔为类圆形石墨烯-铜复合箔时，优选直接将石墨烯-铜复合箔螺旋卷绕形成筒状石墨烯-铜复合箔卷和/或将石墨烯-铜复合箔螺旋在铜棒上形成棒状石墨烯-铜复合箔卷，更优选直接将石墨烯-铜复合箔螺旋卷绕形成筒状石墨烯-铜复合箔卷或将石墨烯-铜复合箔螺旋在铜棒上形成棒状石墨烯-铜复合箔卷。
在本发明中，所述石墨烯-铜复合箔优选包括铜箔的两面均复合有石墨烯层的石墨烯-铜复合箔。
在本发明中，所述铜箔优选包括压延铜箔。
在本发明中，所述铜箔的厚度优选为10～35μm，更优选为15～30μm，更优选为20～25μm。
在本发明中，所述铜箔的宽幅优选小于等于200mm，更优选小于等于180mm，更优选小于等于160mm。
在本发明中，所述石墨烯-铜复合箔的单面的石墨烯层具体优选为1～20层，更优选为5～16层，更优选为9～12层。
在本发明中，所述石墨烯-铜复合箔的制备方式优选包括采用CVD沉积工艺在铜箔的表面沉积石墨烯层或在铜表面复合无缺陷石墨烯薄膜。
在本发明中，进行所述CVD沉积工艺的设备优选包括高温管式炉、箱式马弗炉和卷对卷连续生长CVD炉中的一种或多种，更优选为高温管式炉、箱式马弗炉或卷对卷连续生长CVD炉。
在本发明中，所述表面沉积前还优选包括铜箔表面前处理步骤。
本发明最后将上述步骤得到的含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材经过热处理后，得到含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线。
在本发明中，所述热挤压的温度优选为400～1000℃，更优选为500～900℃，更优选为500～900℃，更优选为600～800℃。
在本发明中，所述热挤压的压力优选为30～100MPa，更优选为40～90MPa，更优选为50～80MPa，更优选为60～70MPa。
在本发明中，所述热挤压模具出口孔径优选对应含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的线径。
在本发明中，所述热处理的温度优选为300～800℃，更优选为400～700℃，更优选为500～600℃。
在本发明中，所述热处理的保温时间优选为10～120分钟，更优选为30～100分钟，更优选为50～80分钟。
本发明为完整和细化整体技术方案，更好的保证含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的结构，进一步提高复合导电铜线的导电性能和力学性能，上述一种含有螺旋状连续石墨烯层的高导电铜线制备方法具体可以包括以下内容：
本发明提出的含有连续石墨烯层的高导电铜线制备方法包括以下步骤：
1、对压延铜箔进行表面处理，以除去表面的氧化层及多余杂质元素。
2、采用上述处理后的压延铜箔，通过特定的CVD沉积工艺在铜箔两侧表面实现石墨烯的可控生长，形成石墨烯-铜复合箔。
3、通过特定的螺旋绕卷方式将复合箔绕卷成棒状或者筒状后，进行热挤压成型，得到含有连续石墨烯层的高导电铜线前驱体。
4、对步骤3中得到的前驱体线材进行热处理后，得到含有连续石墨烯层的高导电铜线。
具体的，所述步骤1中，压延铜箔厚度为10-35μm之间，宽幅最大200mm，长度不限。
具体的，所述步骤1中，压延铜箔纯度≥99.99％，且为无氧铜箔或含氧量≤0.003％。
具体的，所述步骤2中，进行CVD工艺的设备可选为高温管式炉、箱式马费炉、卷对卷连续生长CVD炉等；优选使用卷对卷连续生长CVD炉。
具体的，所述步骤2中，可控的单侧石墨烯的生长层数为1-20层。
具体的，所述步骤2中，可采用均匀无缺陷的石墨烯薄膜代替CVD石墨烯生长过程。
具体的，所述步骤3中，可通过人工绕卷或采用螺旋式履带绕卷，使复合箔进入热挤压模具中。
具体的，所述步骤3中，热挤压模具可提供温度范围400℃～1000℃，压力为30～100MPa，挤压模具的出口孔径直接决定了石墨烯复合铜线的线径尺寸。
具体的，所述步骤4中，热处理温度为300℃～800℃，保温时间10～120分钟。
参见图1，图1为本发明制备含有连续石墨烯层的高导电铜线制备方法的工艺流程图。其中，A为CVD生长的石墨烯铜箔、B为实心铜棒、C为铜箔螺旋绕卷后得到的筒状结构、D为铜箔螺旋式卷绕在实心铜棒上得到的棒状结构、E为筒状或棒状结构进入模具后的示意图、F为拉拔挤出所得铜线。
参见图2，图2为本发明中绕卷后的筒状和棒状结构沿轴向方向的正面示意图。其中，C1对应图1中铜箔螺旋绕卷后得到的筒状结构C，D1对应图1中铜箔螺旋式卷绕在实心铜棒上得到的棒状结构D。
本发明上述内容提供了一种含有螺旋状连续石墨烯层的高导电铜线制备方法。本发明基于卷对卷CVD生产技术，采用了压延铜箔作为沉积基底，经过特定的CVD工艺实现了在压延铜箔上生长均匀可控的石墨烯层，经过特定的绕卷方式配合热挤压成型的方法生产含有连续石墨烯层的高导电铜线。本发明制备的含有连续石墨烯层的高导电铜线是一种综合性能优于普通铜线的产品，其具有优异的导电性及力学强度，其中，高导电性能：通过螺旋式绕卷方法最大限度的提升了石墨烯在铜线内的含量占比，且连续式石墨烯层的存在保证了电子跃迁效率，高导电性能使得铜线在应用方面更为广泛，其电导率为102％～140％IACS；力学强度：石墨烯具有出色的机械强度和柔韧性，可以增强金属的机械性能。通过CVD法制备的石墨烯铜箔具有更高的抗拉强度和抗弯曲性能，能够更好地适应复杂的电子器件制造工艺和使用环境，其抗拉强度为180～450MPa。
本发明实现了含有石墨烯的铜箔向复合铜线的一步成型转化，采用螺旋式的绕卷方式以及后续热挤压成型的工艺，最大尺度的保证了成型时横向尺寸的稳定性，即保证了石墨烯在铜线内的连续性，而基于卷对卷连续CVD生产炉，实现了铜箔向铜线的连续化生产，通过改变热挤压模具的孔径尺寸和绕卷的致密性来生产不同线径的石墨烯铜线。本发明所提供的制备方法具有巨大的商业前景。本发明所制备的含有连续石墨烯层的高导电复合铜线明显提高了铜线电导、有利于降低电网传输损耗，符合国家长期绿色发展的目标。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
本发明含有连续石墨烯层的高导电铜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：本实施例采用的单张压延铜箔厚度为10μm，宽幅200mm，长度20m。在真空环境、1050℃、H2气氛中进行高温还原处理，去除表面氧化层及多余杂质元素以保证铜箔表面洁净度。
步骤二：采用卷对卷CVD生产技术在还原处理后的铜箔两侧均匀的沉积3层石墨烯薄膜，两侧共6层石墨烯薄膜。
步骤三：采用螺旋式履带绕卷设备将CVD石墨烯铜复合箔传送至热挤压模具中，因锥状前端绕卷层数不够，通过模具后应去掉前端铜线，后续绕卷层数约为100层连续通过模具。模具提供温度为650℃，挤压压力为70MPa。得到线径0.82mm的石墨烯铜线前驱体。
步骤四：将步骤三中的石墨烯铜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750℃，保温时间为30min，即制得成品含有连续石墨烯层的高导电铜线。
使用直流电阻测试仪测得高导电铜线电导率为131％IACS，使用万能拉伸试验机测试高导电铜线的强度为370MPa。
采用符合G B/T 3048.2-2007《电线电缆电性能试验方法第2部分：金属材料电阻率试验》测试导电率，采用GB/T 4909.3-2009《裸电线试验方法第3部分：拉力试验》测试抗拉强度。
实施例2
步骤一：本实施例采用的单张压延铜箔厚度为25μm，宽幅200mm，长度20m。在真空环境、1030℃、CO气氛中进行高温还原处理，去除表面氧化层及多余杂质元素以保证铜箔表面洁净度。
步骤二：采用卷对卷CVD生产技术在还原处理后的铜箔两侧均匀的沉积5层石墨烯薄膜，两侧共10层石墨烯薄膜。
步骤三：采用螺旋式履带绕卷设备将CVD石墨烯铜复合箔传送至热挤压模具中，因锥状前端绕卷层数不够，通过模具后应去掉前端铜线，后续绕卷层数约为50层连续通过模具。模具提供温度为700℃，挤压压力为60MPa。得到线径1.03mm的石墨烯铜线前驱体。
步骤四：将步骤三中的石墨烯铜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600℃，保温时间为60min，即制得成品含有连续石墨烯层的高导电铜线。
使用直流电阻测试仪测得高导电铜线电导率为124％IACS，使用万能拉伸试验机测试高导电铜线的强度为327MPa。
采用符合G B/T 3048.2-2007《电线电缆电性能试验方法第2部分：金属材料电阻率试验》测试导电率，采用GB/T 4909.3-2009《裸电线试验方法第3部分：拉力试验》测试抗拉强度。
实施例3
步骤一：本实施例采用的单张压延铜箔厚度为10μm，宽幅200mm，长度20m。在真空环境、1000℃、H2气氛中进行高温还原处理，去除表面氧化层及多余杂质元素以保证铜箔表面洁净度。
步骤二：采用厚度为6.7nm的石墨烯薄膜代替20层CVD石墨烯薄膜，将石墨烯与铜箔热压复合得到单侧含有石墨烯薄膜的复合箔。
步骤三：采用螺旋式履带绕卷设备将步骤2中的石墨烯铜复合箔传送至热挤压模具中，因锥状前端绕卷层数不够，通过模具后应去掉前端铜线，后续绕卷层数约为100层连续通过模具。模具提供温度为850℃，挤压压力为70MPa。得到线径0.85mm的石墨烯铜线前驱体。
步骤四：将步骤三中的石墨烯铜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800℃，保温时间为90min，即制得成品含有连续石墨烯层的高导电铜线。
使用直流电阻测试仪测得高导电铜线电导率为108％IACS，使用万能拉伸试验机测试高导电铜线的强度为243MPa。
采用符合G B/T 3048.2-2007《电线电缆电性能试验方法第2部分：金属材料电阻率试验》测试导电率，采用GB/T 4909.3-2009《裸电线试验方法第3部分：拉力试验》测试抗拉强度。
实施例4
步骤一：本实施例采用实施例一得到的线径为0.82mm的高导电铜线，通过铜线微拉机对实施例一的铜线进行拉丝处理，得到线径0.05mm的高导电铜线。
步骤二：将步骤一中的0.05mm的高导电铜线进行热处理，热处理过程一直保持在高真空状态下，热处理温度为650℃，保温时间为30min，即制得成品含有连续石墨烯层的高导电铜线。
使用直流电阻测试仪测得高导电铜线电导率为140％IACS，使用万能拉伸试验机测试高导电铜线的强度为260MPa。
采用符合GB/T 3048.2-2007《电线电缆电性能试验方法第2部分：金属材料电阻率试验》测试导电率，采用GB/T 4909.3-2009《裸电线试验方法第3部分：拉力试验》测试抗拉强度。
以上对本发明提供的一种含有螺旋状连续石墨烯层的高导电铜线制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将石墨烯-铜复合箔卷绕成石墨烯-铜复合箔卷，然后经过热挤压成型进行拉拔挤出，得到含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材；
2)将上述步骤得到的含有连续石墨烯层的导电铜线前驱体线材经过热处理后，得到含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卷绕的方式包括直接将石墨烯-铜复合箔进行卷绕形成筒状石墨烯-铜复合箔卷和/或将石墨烯-铜复合箔卷绕在铜棒上形成棒状石墨烯-铜复合箔卷；
所述直接将石墨烯-铜复合箔进行卷绕的过程中，具体为沿着石墨烯-铜复合箔的一角为起始进行螺旋卷绕；
所述将石墨烯-铜复合箔卷绕在铜棒上的过程中，具体为沿着石墨烯-铜复合箔的一角为起始进行螺旋卷绕。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述一角为起始进行卷绕时，铜棒与石墨烯-铜复合箔一边的夹角为大于0°且小于90°；
所述石墨烯-铜复合箔包括多边形石墨烯-铜复合箔或类圆形石墨烯-铜复合箔；
所述石墨烯-铜复合箔为类圆形石墨烯-铜复合箔时，直接将石墨烯-铜复合箔螺旋卷绕形成筒状石墨烯-铜复合箔卷和/或将石墨烯-铜复合箔螺旋在铜棒上形成棒状石墨烯-铜复合箔卷。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯-铜复合箔包括铜箔的两面均复合有石墨烯层的石墨烯-铜复合箔；
所述铜箔包括压延铜箔；
所述铜箔的厚度为10～35μm。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铜箔的宽幅小于等于200mm；
所述石墨烯-铜复合箔的单面的石墨烯层具体为1～20层。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯-铜复合箔的制备方式包括采用CVD沉积工艺在铜箔的表面沉积石墨烯层或在铜表面复合无缺陷石墨烯薄膜。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，进行所述CVD沉积工艺的设备包括高温管式炉、箱式马弗炉和卷对卷连续生长CVD炉中的一种或多种；
所述表面沉积前还包括铜箔表面前处理步骤。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热挤压的温度为400～1000℃；
所述热挤压的压力为30～100MPa。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热挤压模具出口孔径对应含有螺旋状连续石墨烯层的导电铜线的线径。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为300～800℃；
所述热处理的保温时间为10～120分钟。
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