CN202905266U - 一种基于石墨烯纳米材料的导线 - Google Patents
一种基于石墨烯纳米材料的导线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202905266U CN202905266U CN 201220499830 CN201220499830U CN202905266U CN 202905266 U CN202905266 U CN 202905266U CN 201220499830 CN201220499830 CN 201220499830 CN 201220499830 U CN201220499830 U CN 201220499830U CN 202905266 U CN202905266 U CN 202905266U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wire
- monofilament
- nano material
- graphene nano
- graphene
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 5
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 abstract description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000011160 research Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- -1 graphite alkene Chemical class 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910021365 Al-Mg-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000272165 Charadriidae Species 0.000 description 1
- 101100244352 Solanum lycopersicum LHA1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Non-Insulated Conductors (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种基于石墨烯纳米材料的导线，属于架空输电线路导线技术领域，解决铝铜等传统金属材料导电率提高有限，进而架空输电线路输送容量有限的问题。导线的结构为，形式一：导线包括内层和外层，内层由钢或碳纤维的单丝、石墨烯纳米材料的纳米管单丝或复合式单丝绞绕而成，外层由石墨烯纳米材料薄片绞绕而成；形式二：导线由圆线型石墨烯纳米材料的纳米管单丝或复合式单丝绞绕而成，单丝之间相互紧贴，形成规整的管型结构，其中，复合式单丝的圆形截面为碳纤维复合材料，圆形截面内部为石墨烯纳米材料。本实用新型的石墨烯纳米材料的导线能有效降低线路损耗，提高架空输电线路的输送功率，石墨烯导线的允许载流量为普通导线的10倍。
Description
技术领域
本实用新型属于架空输电线路导线技术领域，具体涉及一种基于石墨烯纳米材料的导线。
背景技术
输电线路的损耗主要取决于导线的电阻，应用高导电率导线不但可以显著降低输电线路损耗，还能增加输送能力，降低全寿命周期成本，实现节能减排。
近年来国内陆续研发了的高导电率导线，主要从金属材料成分方面提高导线的导电率，这些导线仍采用传统的金属材料，导电能力提高有限。
如申请号为CN200810194862.7，发明名称为一种高导电率软铝线及其制造方法的发明专利，公开了一种高导电率软铝线及制造方法，软铝线的成分包括：Si≤0.08％；Fe≤0.20％，Cu≤0.005％；0.07-0.15％的硼，余为铝；单位为重量百分数。其利用软铝线降低输电线路损耗，从而有效降低运行费用。其改进主要是传统铝导线的成分，改进效果有限。
又如申请号为CN200610002114.5，发明名称为铜合金导体及其架空导线、电缆以及铜合金导体的制造方法的发明专利，是对传统铜合金材料的成分进行的改进。其技术方案为：铜合金导体是由在含有氧0.001～0.1重量％(10～1000重量ppm)的铜母材中含有0.15～0.70重量％(不包括0.15重量％)Sn的铜合金所构成，构成结晶组织的晶粒的平均粒径小于等于100μm，并且在结晶组织基体中弥散分布的Sn的氧化物的80％或以上是平均粒径小于等于1μm的微小氧化物。
同时，也有从导体材料的制备工艺方面进行改进的专利技术，如申请号为CN201210073600.1，发明名称为节能高强度铝合金线及其制造方法的发明专利申请，专利申请通过熔炼、调配铝合金、净化、炉前快速分析、细化晶体、除气、保温过滤、水平浇铸、进轧控制和铝杆轧制、铝线拉拔和实效退火制备出产品铝合金线。铝合金线导电率在53.5％IACS以上，强度≥325MPa，其余性能满足《架空导线用铝-镁-硅合金圆线》中LHA1的技术要求。
石墨烯材料具有优异的电气和机械性能，导电率约是铝的3倍，铜的1.85倍，材料导电性能稳定。同时，石墨烯材料是最薄、最坚硬的纳米材料，具有极强的抗拉能力(约100GPa)。
新型纳米材料石墨烯的研究历史较短，由于其优异的材料特性，国内外在制备及应用研究方面，开展了大量的研究工作，取得了突破性的研究成果。
石墨烯材料制备方面，韩国科学家发现制备大尺寸、高质量石墨烯薄膜的方法；美国研究人员开发了制造石墨烯和碳纳米管混合材料的新方法，为石墨烯纳米材料的工业化应用奠定了坚实的基础。
石墨烯材料性能研究方面，国内外研究人员在材料的导电性、导热性，以及应用研究等领域研究开展了大量的研究工作，为石墨烯纳米材料的应用研究提供了理论和工程应用依据。
石墨烯材料应用研究方面，IBM公司研制出运行速度最快的石墨烯晶体管，此外，光子传感器、纳米电子器件、太阳能电池、增强复合材料等，也都是目前石墨烯应用研究领域的热点。在电力传输领域，美国科研人员利用石墨烯设计出了简便、快速的纳米电线制造方法，能够调谐石墨烯的电学特征，但其应用主要集中在微电子领域，石墨烯材料在架空输电线路用导线领域的应用研究仍属空白。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种基于石墨烯纳米材料的导线，解决铝铜等传统金属材料导电率提高有限，进而架空输电线路输送容量有限的问题，石墨烯纳米材料的导线能有效降低线路损耗，提高架空输电线路的输送功率。
为实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种基于石墨烯纳米材料的导线，其改进之处在于所述导线的结构为：
形式一：所述导线包括内层和外层，所述内层由圆线型单丝绞绕而成，单丝之间相互紧贴，形成规整的管型结构，所述外层设置于内层的外围，所述外层的横截面为圆形结构；
所述内层由钢或碳纤维的单丝、石墨烯纳米材料的纳米管单丝或复合式单丝绞绕而成，所述外层由石墨烯纳米材料薄片绞绕而成；
形式二：所述导线由圆线型单丝绞绕而成，单丝之间相互紧贴，形成规整的管型结构；
所述单丝为石墨烯纳米材料的纳米管单丝或复合式单丝绞绕而成；
其中，复合式单丝的圆形截面为碳纤维复合材料，圆形截面内部为石墨烯纳米材料。
本实用新型的另一优选技术方案为：所述相邻层的绞绕方向相反。
本实用新型的又一优选技术方案为：所述单丝绞绕成n层结构，n为大于1的自然数。
本实用新型的再一优选技术方案为：同一层单丝的中心轴线构成圆，中心轴线构成的圆与所述导线为同心圆。
本实用新型的再一优选技术方案为：所述石墨烯纳米材料薄片沿其圆周方向均匀分布。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：
1)输电线路电损降低
本实用新型的导线采用石墨烯纳米材料作为导电部分，导电率比铝和铜等传统金属材料提高1倍以上，因此石墨烯纳米材料导线能显著降低线路损耗，同时提高导线拉重比，改善导线弧垂性能，降低杆塔高度，增大线路档距，节省线路投资；
2)输电线路输送功率提高
石墨烯纳米材料导线能大幅提高输送功率，输电线路输送容量增大；
3)输电线路抗拉能力提高
由于石墨烯纳米材料具有极强的抗拉能力，作为导线的承力部分或导电部分，均能显著提高导线的抗拉能力。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是附着式石墨烯纳米材料导线；
图2是纳米管式石墨烯纳米材料导线；
图3是复合式石墨烯纳米材料导线。
具体实施方式
下面结合实例对本实用新型进行详细的说明。
本实用新型提供了一种基于石墨烯纳米材料的导线应用于架空输电线路，导线具有优异的导电性能，能够显著降低输电线路的电损，提高输电线路的输送功率。导线具有不同的结构形式，具体结构如下。
结构型式一：附着式石墨烯纳米材料新型导线
如附图1所示，内层为钢或碳纤维等复合材料绞制而成，主要作为承力作用，以及石墨烯纳米材料新型导线的基底，外层为石墨烯纳米材料薄片绞制而成，是架空用输电线路导线的导电部分。其中内层的钢芯或碳纤维复合芯的层数，以及外层石墨烯纳米材料的片数，可根据线路实际输送容量及线路运行要求设计。
钢或碳纤维材料制备成圆线型单丝，单丝之间相互紧贴，绞绕成规则管型结构作为导线的内层，在导线内层的外围设置由石墨烯纳米材料薄片，石墨烯纳米材料薄片构成横截面积为圆形的外层，石墨烯纳米材料薄片沿其圆周方向均匀的分布在外层。
结构型式二：纳米管式石墨烯纳米材料新型导线
如附图2所示，石墨烯材料既作为导线结构，也作为承力和基底结构，由不同直径及数量的石墨烯材料纳米管绞制而成。其中石墨烯材料纳米管的直径及数量根据线路设计输送容量及线路运行要求设计。
石墨烯材料纳米管作为单丝，绞绕成规则的管型结构，单丝之间相互紧贴，位于同一层单丝的中心轴线构成圆形。
结构型式三：复合式石墨烯纳米材料新型导线
如图3所示，圆形截面部分为基底材料，可选用碳纤维等能满足导线制造和运输要求的复合材料，石墨烯纳米材料作为导线部分，与碳纤维等材料复合成单丝，进而根据需要绞制成满足工程需要的导线。其中复合式石墨烯材料直径及根数根据线路设计输送容量及线路运行要求设计。
复合式石墨烯材料作为单丝，绞绕成规则的管型结构，单丝之间相互紧贴，位于同一层单丝的中心轴线构成圆形。
结构型式四：组合式石墨烯纳米材料新型导线
即以上三种型式的组合型式，即附着纳米管式新型石墨烯导线、附着复合式新型石墨烯导线等结构形式。
附着纳米管式新型石墨烯导线，即以石墨烯纳米管作为单丝，绞绕成规则的管型结构作为内层，单丝之间相互紧贴；在导线内层的外围设置由石墨烯纳米材料薄片，石墨烯纳米材料薄片构成横截面积为圆形的外层，石墨烯纳米材料薄片沿其圆周方向均匀的分布在外层。
附着复合式新型石墨烯导线，即以结构形式三所述的复合式石墨烯，石墨烯纳米材料作为导线部分，与碳纤维等材料复合成单丝，然后将单丝绞绕成规则的管型结构作为内层，单丝之间相互紧贴；在导线内层的外围设置由石墨烯纳米材料薄片，石墨烯纳米材料薄片构成横截面积为圆形的外层，石墨烯纳米材料薄片沿其圆周方向均匀的分布在外层。
此处已经根据特定的示例性实施例对本实用新型进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本实用新型的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本实用新型的范围的限制，本实用新型的范围由所附的权利要求定义。
Claims (5)
1.一种基于石墨烯纳米材料的导线，其特征在于所述导线的结构为：
形式一：所述导线包括内层和外层，所述内层由圆线型单丝绞绕而成，单丝之间相互紧贴，形成规整的管型结构，所述外层设置于内层的外围，所述外层的横截面为圆形结构；
所述内层由钢或碳纤维的单丝、石墨烯纳米材料的纳米管单丝或复合式单丝绞绕而成，所述外层由石墨烯纳米材料薄片绞绕而成；
形式二：所述导线由圆线型单丝绞绕而成，单丝之间相互紧贴，形成规整的管型结构；
所述单丝为石墨烯纳米材料的纳米管单丝或复合式单丝绞绕而成；
其中，复合式单丝的圆形截面为碳纤维复合材料，圆形截面内部为石墨烯纳米材料。
2.如权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的导线，其特征在于所述相邻层的绞绕方向相反。
3.如权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的导线，其特征在于所述单丝绞绕成n层结构，n为大于1的自然数。
4.如权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的导线，其特征在于同一层单丝的中心轴线构成圆，其与所述导线为同心圆。
5.如权利要求1所述的一种基于石墨烯纳米材料的导线，其特征在于所述石墨烯纳米材料薄片沿其圆周方向均匀分布。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220499830 CN202905266U (zh) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 一种基于石墨烯纳米材料的导线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220499830 CN202905266U (zh) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 一种基于石墨烯纳米材料的导线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202905266U true CN202905266U (zh) | 2013-04-24 |
Family
ID=48125905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201220499830 Expired - Lifetime CN202905266U (zh) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | 一种基于石墨烯纳米材料的导线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202905266U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014048276A1 (zh) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 国家电网公司 | 一种基于石墨烯纳米材料的导线 |
| CN105469852A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-04-06 | 王干 | 一种复合型石墨烯光纤电缆及制备方法 |
| CN106057288A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-10-26 | 汉舟四川铜铝复合科技有限公司 | 一种强导电铜铝复合排 |
-
2012
- 2012-09-28 CN CN 201220499830 patent/CN202905266U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014048276A1 (zh) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 国家电网公司 | 一种基于石墨烯纳米材料的导线 |
| CN105469852A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-04-06 | 王干 | 一种复合型石墨烯光纤电缆及制备方法 |
| CN106057288A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-10-26 | 汉舟四川铜铝复合科技有限公司 | 一种强导电铜铝复合排 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103700440B (zh) | 一种基于石墨烯纳米材料的导线 | |
| CN202905266U (zh) | 一种基于石墨烯纳米材料的导线 | |
| CN102995162A (zh) | 一种新型皮芯层复合纤维、其制备方法及应用 | |
| CN108133766A (zh) | 一种大截面碳纤维复合芯导线 | |
| CN204760061U (zh) | 一种智慧能源用石墨烯改性复合芯棒 | |
| CN106876031A (zh) | 一种自阻尼低损耗高强度铝包钢芯耐热铝合金绞线 | |
| CN203260334U (zh) | 一种复合芯圆铝绞线架空绝缘电缆 | |
| CN204010805U (zh) | 一种碳纤维复合芯架空绝缘电缆 | |
| CN202996391U (zh) | 节能特耐热铝合金导线 | |
| CN202153452U (zh) | 一种碳纤维复合芯铝绞线导线 | |
| CN202862671U (zh) | 树脂、石墨、碳纤维复合材料芯 | |
| CN101620894A (zh) | 一种铝基碳纤维复合材料芯导线 | |
| CN105070366B (zh) | 一种碳纳米纤维电缆及其制备方法 | |
| CN203260386U (zh) | 一种绳索式复合芯 | |
| CN202957070U (zh) | 新型结构碳纤维复合芯导线 | |
| CN103165245A (zh) | 三网融合用大容量铜包铝复合光缆及其生产方法 | |
| CN202839095U (zh) | 铝基陶瓷纤维复合芯导线 | |
| CN202930064U (zh) | 碳纤维复合材料芯软型铝导线 | |
| CN202384084U (zh) | 一种碳纤维复合芯软铝绞线 | |
| CN202258402U (zh) | 一种高强碳纤维芯耐热铝合金导线 | |
| CN202487228U (zh) | 一种钢厂行车用移动扁电缆 | |
| CN214123518U (zh) | 一种不易断裂的镀铜钢绞线 | |
| CN104167239A (zh) | 导电纤维架空导线 | |
| CN203260364U (zh) | 花形碳纤维复合芯光电复合导线 | |
| CN201117322Y (zh) | 一种由紧凑型绞线构成的节能型增容导线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130424 |