一种光缆及其制备方法与流程

本发明属于薄膜材料沉积制备领域，特别涉及一种光缆及其制备方法。

背景技术：

b、c、n三种元素可形成很多种共价键材料，包括单质和化合物。如金刚石、类金刚石碳膜(dlc)、立方氮化硼(c-bn)、碳氮材料(cxn)以及碳化硼(b4c)等，这些物质均有优异的物理和化学特性，一直是近几年材料学研究的热点。基于对bcn系单质和二元材料的广泛研究，新型的bcn三元材料引起了人们广泛关注。鉴于石墨和氮化硼具有的以上特点，人们尝试着合成一种新的三元化合物bcn，希望这种材料能够具有介于c和bn之间可调的性能，综合二者的优点。希望其导电性介于石墨与h-bn之间，为半导体或半金属，通过改变薄膜的组分，该化合物的禁带宽度具有可调性；希望其夹杂性质介于石墨和h-bn之间可调；希望其机械性能介于金刚石和c-bn之间，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性，又具有c-bn的优异的高温性能及良好的化学惰性，而且可以降低薄膜的内应力。由此可见，无论作为功能涂层还是硬质涂层，bcn材料对研究者都具有很大的吸引力。于是bcn材料作为一种具有可调的综合优良性能的新型材料成为材料学的研究热点，并被寄希望应用于许多领域。

传统的pvc护套虽具有耐延燃性，但其防潮性能较差，不宜用于室外。据报道，国外已开发了室内室外兼用的引入光缆或下杆光缆，它们既能耐室外低温和紫外线辐射、又能阻燃和便于弯曲布线。这种光缆采用pvc紧套光纤、吸水膨胀粉干式阻水和低烟无卤阻燃护套。国内的研究目前仍然处于落后的状态。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种光缆及其制备方法。本发明采用磁控溅射设备在光缆表面上低温沉积bcn/mgo双层保护薄膜，该bcn/mgo双层保护薄膜具有耐酸碱，抗腐蚀，很大程度减轻了之前传统光缆保护套的重量，使其搬运方便，而且具有光缆保护层的作用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种光缆，所述光缆上由内向外依次沉积mgo保护薄膜和bcn保护薄膜，得到具有bcn/mgo双层保护薄膜的光缆，mgo保护薄膜的厚度100nm～200nm，bcn保护薄膜的厚度200nm～400nm。

进一步，所述bcn保护薄膜的b、c、n摩尔浓度比为1～3：2～5：10～20。

一种光缆的制备方法，该方法包括如下的步骤：

1)将光缆擦拭干净后，氮气吹干；

2)在光缆表面沉积制备bcn/mgo双层保护薄膜：取步骤1)中的光缆表面沉积制备mgo保护薄膜，在mgo护薄膜材料的基础上继续沉积制备bcn保护薄膜，最终得到具有bcn/mgo双层保护薄膜的光缆。

进一步，所述制备mgo保护薄膜，采用磁控溅射设备在光缆表面沉积制备mgo保护薄膜，其反应条件和实验参数为：以高纯度mgo作为溅射靶材，通入高纯度氧气，抽真空到10^-3pa～10^-4pa之间，氧气流量为80～120sccm，氩气流量为40～60sccm，氧气与氩气流量为2：1～3：1，溅射时间55～65min,温度50～55℃；得到mgo保护薄膜。

进一步，所述制备bcn保护薄膜，在mgo保护薄膜的基础上采用磁控溅射设备沉积制备bcn保护薄膜，其反应条件和实验参数为：继续抽真空到10^-3pa～10^-4pa之间，以高纯b为溅射靶材，其氮气流量为80sccm～300sccm，其甲烷气体流量为20sccm～100sccm，其甲烷气体与氮气流量比例为ch4:n2＝1:3～1:9，喷涂时间10min～60min,喷涂温度为30～50℃，得到bcn保护薄膜材料。

进一步，所述mgo保护薄膜的厚度为100nm～200nm,bcn保护薄膜的厚度为200nm～400nm。

进一步，所述bcn保护薄膜的b、c、n摩尔浓度比为1～3：2～5：10～20。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明采用磁控溅射设备在光缆表面上低温沉积bcn/mgo双层保护薄膜，利用可精确控制的低温沉积的溅射技术，在光缆上沉积制备出高质量的bcn/mgo双层保护薄膜；该bcn/mgo双层保护薄膜具有耐酸碱，抗腐蚀，很大程度减轻了传统光缆保护套的重量，使其搬运方便，而且具有光缆保护层的作用；对基于耐火性能优异以及抗腐蚀性能优异的光缆等产业化有很大的研究意义。

附图说明

图1为实施例1的bcn/mgo双层保护薄膜原子力分析的表面形貌。

图2为本发明方法得到的实施例1、2、5的bcn薄膜红外光谱。

具体实施方式

一种光缆，所述光缆上由内向外依次沉积mgo保护薄膜和bcn保护薄膜，得到具有bcn/mgo双层保护薄膜的光缆，mgo保护薄膜的厚度100nm～200nm，bcn保护薄膜的厚度200nm～400nm。所述bcn保护薄膜的b、c、n摩尔浓度比为1～3：2～5：10～20。

下面结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

1)将光缆擦拭干净后，氮气吹干；

2)在光缆表面沉积制备bcn/mgo双层保护薄膜，首先沉积制备mgo保护薄膜；采用磁控溅射设备沉积制备mgo保护薄膜，其反应条件和实验参数为：以高纯度mgo作为溅射靶材，高纯mgo靶材纯度为99.99％，通入高纯度氧气，抽真空到10^-4pa，氧气流量为120sccm，氩气流量为40sccm，氧气的纯度为99.99％，氩气的纯度为99.99％，氧气与氩气流量为3：1，氧气与氩气流量均由质量流量计控制，溅射时间60min,温度50℃；得到mgo保护薄膜；mgo保护薄膜的厚度为100nm；

在mgo保护薄膜的基础上采用磁控溅射设备沉积制备bcn保护薄膜，其反应条件和实验参数为：继续抽真空10^-4pa，以高纯b为溅射靶材，高纯b溅射靶材纯度为99.99％，其氮气流量为80sccm，氮气的纯度为99.99％，其甲烷气体流量为20sccm，甲烷气体的纯度为99.99％，其甲烷气体与氮气流量比例为ch4:n2＝1:4，氮气与甲烷气体流量均由质量流量计控制，喷涂时间30min,喷涂温度为40℃，得到bcn保护薄膜；bcn保护薄膜的厚度为200nm；

得到具有bcn/mgo双层保护薄膜的光缆。

实验结束后采用型号为picoscan2500原子力显微镜(afm)测试设备对实施例1的bcn/mgo双层保护薄膜样品进行了测试分析；其结果图1所示，反应制备的bcn/mgo双层保护薄膜表面很平整，没有明显的缺陷，晶粒和晶界分界清晰，测试其表面均方根平整度在纳米级别；实验结果说明制备的bcn/mgo双层保护薄膜样品表面形貌很优异。

实施例2

1)将光缆擦拭干净后，氮气吹干；

2)在光缆表面沉积制备bcn/mgo双层保护薄膜，首先沉积制备mgo保护薄膜；采用磁控溅射设备沉积制备mgo保护薄膜，其反应条件和实验参数为：以高纯度mgo作为溅射靶材，高纯mgo靶材纯度为99.99％，通入高纯度氧气，抽真空到10^-3pa，氧气流量为80sccm，氩气流量为40sccm，氧气的纯度为99.99％，氩气的纯度为99.99％，氧气与氩气流量为2：1，氧气与氩气流量均由质量流量计控制，溅射时间55min,温度55℃；得到mgo保护薄膜；mgo保护薄膜的厚度为120nm；

在mgo保护薄膜的基础上采用磁控溅射设备沉积制备bcn保护薄膜，其反应条件和实验参数为：继续抽真空10^-3pa，以高纯b为溅射靶材，高纯b溅射靶材纯度为99.99％，其氮气流量为120sccm，氮气的纯度为99.99％，其甲烷气体流量为40sccm，甲烷气体的纯度为99.99％，其甲烷气体与氮气流量比例为ch4:n2＝1:3，氮气与甲烷气体流量均由质量流量计控制，喷涂时间10min,喷涂温度为30℃，得到bcn保护薄膜；bcn保护薄膜的厚度为200nm；

得到具有bcn/mgo双层保护薄膜的光缆。

实施例3

1)将光缆擦拭干净后，氮气吹干；

2)在光缆表面沉积制备bcn/mgo双层保护薄膜，首先沉积制备mgo保护薄膜；采用磁控溅射设备沉积制备mgo保护薄膜，其反应条件和实验参数为：以高纯度mgo作为溅射靶材，高纯mgo靶材纯度为99.99％，通入高纯度氧气，抽真空到10^-3pa，氧气流量为120sccm，氩气流量为60sccm，氧气的纯度为99.99％，氩气的纯度为99.99％，氧气与氩气流量为2：1，氧气与氩气流量均由质量流量计控制，溅射时间55min,温度50℃；得到mgo保护薄膜材料；mgo保护薄膜的厚度为150nm；

在mgo保护薄膜的基础上采用磁控溅射设备沉积制备bcn保护薄膜，其反应条件和实验参数为：继续抽真空10^-3pa，以高纯b为溅射靶材，高纯b溅射靶材纯度为99.99％，其氮气流量为300sccm，氮气的纯度为99.99％，其甲烷气体流量为33.3sccm，甲烷气体的纯度为99.99％，其甲烷气体与氮气流量比例为ch4:n2＝1:9，氮气与甲烷气体流量均由质量流量计控制，喷涂时间60min,喷涂温度为50℃，得到bcn保护薄膜；bcn保护薄膜的厚度为250nm；

得到具有bcn/mgo双层保护薄膜的光缆。

实施例4

1)将光缆擦拭干净后，氮气吹干；

2)在光缆表面沉积制备bcn/mgo双层保护薄膜，首先沉积制备mgo保护薄膜；采用磁控溅射设备沉积制备mgo保护薄膜，其反应条件和实验参数为：以高纯度mgo作为溅射靶材，高纯mgo靶材纯度为99.99％，通入高纯度氧气，抽真空到10^-4pa，氧气流量为120sccm，氩气流量为40sccm，氧气的纯度为99.99％，氩气的纯度为99.99％，氧气与氩气流量为3：1，氧气与氩气流量均由质量流量计控制，溅射时间60min,温度50℃；得到mgo保护薄膜材料；mgo保护薄膜的厚度为200nm；

在mgo保护薄膜的基础上采用磁控溅射设备沉积制备bcn保护薄膜，其反应条件和实验参数为：继续抽真空10^-4pa，以高纯b为溅射靶材，高纯b溅射靶材纯度为99.99％，其氮气流量为200sccm，氮气的纯度为99.99％，其甲烷气体流量为50sccm，甲烷气体的纯度为99.99％，其甲烷气体与氮气流量比例为ch4:n2＝1:4，氮气与甲烷气体流量均由质量流量计控制，喷涂时间60min,喷涂温度为45℃，得到bcn保护薄膜；bcn保护薄膜的厚度为300nm；

得到具有bcn/mgo双层保护薄膜的光缆。

实施例5

1)将光缆擦拭干净后，氮气吹干；

2)在光缆表面沉积制备bcn/mgo双层保护薄膜，首先沉积制备mgo保护薄膜；采用磁控溅射设备沉积制备mgo保护薄膜，其反应条件和实验参数为：以高纯度mgo作为溅射靶材，高纯mgo靶材纯度为99.99％，通入高纯度氧气，抽真空到1*10^-4pa，氧气流量为100sccm，氩气流量为50sccm，氧气的纯度为99.99％，氩气的纯度为99.99％，氧气与氩气流量为2：1，氧气与氩气流量均由质量流量计控制，溅射时间60min,温度50℃；得到mgo保护薄膜；mgo保护薄膜的厚度为200nm；

在mgo保护薄膜的基础上采用磁控溅射设备沉积制备bcn保护薄膜，其反应条件和实验参数为：继续抽真空1*10^-4pa，以高纯b为溅射靶材，高纯b溅射靶材纯度为99.99％，其氮气流量为300sccm，氮气的纯度为99.99％，其甲烷气体流量为100sccm，甲烷气体的纯度为99.99％，其甲烷气体与氮气流量比例为ch4:n2＝1:3，氮气与甲烷气体流量均由质量流量计控制，喷涂时间60min,喷涂温度为50℃，得到bcn保护薄膜；bcn保护薄膜的厚度为400nm；

得到具有bcn/mgo双层保护薄膜的光缆。

实验结束后采用nexus型红外/气相色谱联用测试系统对bcn/mgo双层保护薄膜样品的实施例1、2、5的进行了测试分析；其结果图2所示，由图2红外光谱随溅射bcn不同浓度的比例变化的曲线图，图中相应的出现下列吸收峰，1100cm-1处的峰为b-c键，1300cm-1处的c-n键，1400cm-1处的b-n键，1600cm-1处的c＝c键和2200cm-1处的c≡n键。实验结果表明，三种不同制备条件下b、c、n三种原子实现了原子级的化合，bcn保护薄膜的b、c、n浓度比为1～3：2～5：10～20，也就是制备出了带有性能优异的bcn/mgo双层保护薄膜的光缆样品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。