CN213660030U

CN213660030U - 电缆结构

Info

Publication number: CN213660030U
Application number: CN202023343259.6U
Authority: CN
Inventors: 何梦林; 李皓
Original assignee: Zhongke Jingyi Dongguan Material Technology Co ltd
Current assignee: Zhongke Jingyi Dongguan Material Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2030-12-31

Abstract

本实用新型的实施例提供了一种电缆结构，涉及电缆领域。旨在改善电缆导体的性能。电缆结构包括单晶金属芯以及单晶二维材料层；单晶二维材料层包覆在单晶金属芯的外表面。单晶金属芯的内部没有晶界，为单晶金属取向，单晶金属芯表面覆盖单晶二维材料层，单晶二维材料层覆盖均匀，与单晶金属芯不剥离，能够有效改善电缆导体的导电、耐腐蚀等性能；同时用于高频电缆，能够提高导电以及信号传输性能。

Description

电缆结构

技术领域

本实用新型涉及电缆领域，具体而言，涉及一种电缆结构。

背景技术

相关技术中，为了提高电缆导体的电导率，减少高频下的损耗，电缆导体一般采用无氧铜线或无氧铜线镀银来制作。铜镀银工艺不仅成本较高，而且存在电镀环境污染问题，导致材料的应用受到限制。

石墨烯具有减小复合金属导体的电阻，可承载的更大电流，改善屏蔽性能和防静电效果，提高线缆的拉断力、可靠性和使用寿命等优点。然而现有“铜+石墨烯”的电缆导体，由于表面存在大量的晶界、表面粗糙度过大和氧化缺陷过多等原因，严重影响了电缆导体的导电、耐腐蚀等性能。特别是在高频电缆的趋肤效应下，将严重影响高频电缆的导电、信号传输效果。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种电缆结构，其能够改善电缆导体的性能。

本实用新型的实施例可以这样实现：

本实用新型的实施例提供了电缆结构，包括：单晶金属芯以及单晶二维材料层；所述单晶二维材料层包覆在所述单晶金属芯的外表面。

另外，本实用新型的实施例提供的电缆结构还可以具有如下附加的技术特征：

可选地：所述单晶二维材料层的数量为多层，多层所述单晶二维材料层依次层叠包覆在所述单晶金属芯的外表面。

可选地：所述单晶二维材料层为通过CVD工艺形成的薄膜结构。

可选地：所述单晶二维材料层的厚度为5-300nm。

可选地：所述单晶二维材料层的材质为石墨烯。

可选地：所述电缆结构还包括绝缘层，所述绝缘层包覆在所述单晶二维材料层的外表面。

可选地：所述电缆结构还包括外导体屏蔽层，所述导体屏蔽层包覆在所述绝缘层的外表面。

可选地：所述电缆结构还包括护套层，所述护套层包覆在所述外导体屏蔽层的外表面。

可选地：所述单晶金属芯的数量为多根，多根所述单晶金属芯绞合；每根所述单晶金属芯的外表面依次包覆所述单晶二维材料层以及所述绝缘层。

可选地：所述电缆结构还包括填充介质以及外导体屏蔽层，所述外导体屏蔽层包裹多根所述单晶金属芯；

所述填充介质填充在每根所述单晶金属芯的外表面的所述绝缘层与所述外导体屏蔽层之间。

本实用新型实施例的电缆结构的有益效果包括，例如：

电缆结构，单晶金属芯为单晶金属取向，单晶金属芯的内部没有晶界，单晶金属芯的表面覆盖单晶二维材料层，单晶二维材料层与单晶金属芯不剥离，单晶金属芯加单晶二维材料层形成的电缆导体能够有效改善电缆导体的导电性能，提高耐腐蚀性；同时，用于高频电缆能够提高电缆的导电以及信号传输性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电缆结构的第一种结构的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电缆结构的第二种结构的内部结构示意图。

图标：100-单晶金属芯；200-单晶二维材料层；300-绝缘层；400-外导体屏蔽层；500-护套层；600-填充介质。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

下面结合图1至图2对本实施例提供的电缆结构进行详细描述。

本实用新型的实施例提供了电缆结构，包括：单晶金属芯100以及单晶二维材料层200；单晶二维材料层200包覆在单晶金属芯100的外表面。

单晶金属芯100单晶金属取向，没有晶界，单晶二维材料层200也是单晶材料，单晶金属芯100外表面覆盖单晶二维材料层200，能够提高电缆导体的导电以及耐腐蚀等性能。参照表1。

根据表1可知，本实施例提供的电缆导体和对比例中多晶界金属芯相比，电导率更高，更能够符合现有条件下高频电缆的综合性能要求。

本实施例中，单晶金属芯100的材质为铜。在其他实施例中，单晶二维材料层200的材质可以为金、银、铜、铝、铂、钨、铁、铬、钴、镍金属及其合金。

具体地，单晶金属芯100的直径范围为0.015-2.5mm。

本实施例中，单晶二维材料层200的材质为石墨烯。在其他实施例中，单晶二维材料层200的材质可以为石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫族化合物、及三五族化合物中任一种。其中，过渡金属硫族化合物可以为二硫化钼、二硒化钼、二碲化钼、二硫化钨、二硒化钨或二碲化钨。三五族化合物可以为氮化镓或磷化铟。

本实施例中，单晶二维材料层200的数量为多层，多层单晶二维材料层200依次层叠包覆在单晶金属芯100的外表面。

单晶二维材料层200的数量可以为单层，也可以为多层。具体地，单晶二维材料层200的层数范围为1-100层，优选层数是1-20层。

具体地，单晶二维材料层200为通过CVD工艺形成的薄膜结构。

常压条件下，采用局部高温退火(最高温度≤2000℃)，并在非熔融状态下利用高温驱动金属的单个小晶畴或成核位点长大的方法，生长出单晶金属芯100；同时，通过CVD工艺，在单晶金属芯100上制备一层单晶二维材料。

化学气相沉积(CVD)是指化学气体或蒸汽在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法，是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。

具体地，本实施例提供的电缆结构按照下述方法进行制备。制备工艺包括：

S1，将原材料“多晶界金属杆或金属线”卷料送进高温退火装置的放卷轮上，关闭腔体门，通入N2、Ar或He等惰性气体、流量为300sccm及以上，然后开始升温(升温过程持续1～15min)，并使导线朝固定方向运动，线速度0.05cm/min—50cm/min；

S2，合理速度下，使整卷“导线前端”运动至高温区域(300～2000℃)时，惰性气体流量保持不变，开始高温退火，制作单晶金属芯100；

S3，整卷的“导线前端”运动至CVD生长腔室，提前通入适当流量所需气体，在单晶金属芯100上，开始CVD生长石墨烯等二维材料；所需气体(如H2、N2、H2、CH4、H2S、H2Se、B2H6、NH3、PH3、BH3-NH3、MoO3蒸汽、MoS2蒸汽、MoSe2蒸汽，以及Ga、In的金属有机物气体等，气体流量为0.1～2000sccm(standard-state cubiccentimeter per minute，标准态立方厘米/分钟)可调)，生长时间为1s～24hour；

S4，整卷导线CVD生长二维材料结束，关闭加热电源，停止通入其他气体，仅通入保护惰性气体，冷却至室温，收卷上得到整卷的高质量的“单晶金属线+二维材料”电缆导体。

具体地，单晶二维材料层200的厚度为5-300nm。

请参照图1，本实施例中，电缆结构还包括绝缘层300，绝缘层300包覆在单晶二维材料层200的外表面。

继续参照图1，本实施例中，电缆结构还包括外导体屏蔽层400，导体屏蔽层包覆在绝缘层300的外表面。

继续参照图1，本实施例中，电缆结构还包括护套层500，护套层500包覆在外导体屏蔽层400的外表面。

具体地，单根单晶金属芯100的外表面依次包覆单晶二维材料层200、绝缘层300、外导体屏蔽层400以及护套层500。

请参照图2，本实施例中，单晶金属芯100的数量为多根，多根单晶金属芯100绞合；每根单晶金属芯100的外表面依次包覆单晶二维材料层200以及绝缘层300。

具体地，电缆导体可为单线芯结构，也可为多线芯结构。如三线芯、五线芯、七线芯、八线芯等。本实施例中，单晶金属芯100的数量为三根，三根单晶金属芯100绞合。

具体地，单晶金属芯100的数量可以为单根或者多根。单根单晶金属芯100的外表面包覆单晶二维材料层200以及绝缘层300，构成单线芯结构。多根单线芯结构绞合，构成多线芯结构。

继续参照图2，本实施例中，电缆结构还包括填充介质600以及外导体屏蔽层400，外导体屏蔽层400包裹多根单晶金属芯100；填充介质600填充在每根单晶金属芯100的外表面的绝缘层300与外导体屏蔽层400之间。

具体地，多根单线芯结构的外部共同再叠加包覆外导体屏蔽层400以及护套层500。填充介质填充在单线芯结构与导体屏蔽层400之间。

本实施例提供的一种电缆结构至少具有以下优点：

单晶金属芯100的外表面覆盖单晶二维材料层200，同时单晶金属芯100以及单晶二维材料层200均采用单晶材料，能够提高电缆导体的导电性能以及耐腐蚀性能。

绝缘层300、外导体屏蔽层400以及护套层500依次包覆单晶二维材料层200，单晶金属芯100可以为单芯，也可以为多芯，均包裹在绝缘层300的内部，有助于改善电缆导体的性能。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种电缆结构，其特征在于，包括：

单晶金属芯(100)以及单晶二维材料层(200)；所述单晶二维材料层(200)包覆在所述单晶金属芯(100)的外表面。

2.根据权利要求1所述的电缆结构，其特征在于：

所述单晶二维材料层(200)的数量为多层，多层所述单晶二维材料层(200)依次层叠包覆在所述单晶金属芯(100)的外表面。

3.根据权利要求2所述的电缆结构，其特征在于：

所述单晶二维材料层(200)为通过CVD工艺形成的薄膜结构。

4.根据权利要求3所述的电缆结构，其特征在于：

所述单晶二维材料层(200)的厚度为5-300nm。

5.根据权利要求1所述的电缆结构，其特征在于：

所述单晶二维材料层(200)的材质为石墨烯。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电缆结构，其特征在于：

所述电缆结构还包括绝缘层(300)，所述绝缘层(300)包覆在所述单晶二维材料层(200)的外表面。

7.根据权利要求6所述的电缆结构，其特征在于：

所述电缆结构还包括外导体屏蔽层(400)，所述外导体屏蔽层(400)包覆在所述绝缘层(300)的外表面。

8.根据权利要求7所述的电缆结构，其特征在于：

所述电缆结构还包括护套层(500)，所述护套层(500)包覆在所述外导体屏蔽层(400)的外表面。

9.根据权利要求6所述的电缆结构，其特征在于：

所述单晶金属芯(100)的数量为多根，多根所述单晶金属芯(100)绞合；每根所述单晶金属芯(100)的外表面依次包覆所述单晶二维材料层(200)以及所述绝缘层(300)。

10.根据权利要求9所述的电缆结构，其特征在于：

所述电缆结构还包括填充介质(600)以及外导体屏蔽层(400)，所述外导体屏蔽层(400)包裹多根所述单晶金属芯(100)；

所述填充介质(600)填充在每根所述单晶金属芯(100)的外表面的所述绝缘层(300)与所述外导体屏蔽层(400)之间。