一种含有石墨烯的高强度、高导电率铜或铜合金导线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合材料，具体涉及一种含有石墨烯的铜或铜合金导线。
【背景技术】
[0002]石墨稀是一种新型二维纳米材料，其强度高达1.0lTpa，是结构钢的100倍，而密度却是结构钢的1/5。由于石墨烯密度小，提高金属材料强度的同时还能降低材料的密度。同时石墨烯还具有超高的电子迀移率(200000cm2/V.S)、电导率、热导率(5000W/m.K)、杨氏模量(IlOOGPa)等优异性能，因此将石墨烯复合到铝、钛、镁等金属材料中，预期可以得到轻质高强、兼备导电、导热等功能特性的结构功能一体化的复合材料。
[0003]石墨烯具有超高强度的同时，还具有超强的导电性能，是目前导电性最好的材料。如果将石墨烯添加到铜中，制备铜基烯合金，在提高铜强度的同时还能提高铜的导电性能。
[0004]据统计，如果铜合金的导电率提高I %，全国每年节省亿千瓦度电；同时，如果其强度提高，就可以实现铜电缆大跨度架空导线的应用。因此需要提供一种提高铜合金的强度的同时又可提高导电性能的技术方案。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述现有材料与工艺技术中存在的不足提供了含有石墨烯的高强度、高导电率铜或铜合金导线。其目的是提高铜或铜合金导线强度的同时还能提高其导电率。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种含有石墨烯的高强度、高导电率的金属材料，其特征在于所述金属材料为铜或铜合金导线，其包括含有增强相的铜或铜合金线芯和所述线芯外的石墨烯膜。
[0008]所述的铜或铜合金导线的第一优选方案，所述增强相选自石墨烯、碳纳米管、陶瓷中的一种或多种材料。
[0009]所述的铜或铜合金导线的第二优选方案，所述线芯中增强相的质量百分比为0.5%?15%。
[0010]所述的铜或铜合金导线的第三优选方案，所述线芯中增强相的质量百分比为0.5%?10%。
[0011]所述的铜或铜合金导线的第四优选方案，所述线芯中增强相的质量百分比为5%。
[0012]所述的铜或铜合金导线的第五优选方案，所述石墨烯膜为I?10层。
[0013]所述的铜或铜合金导线的第六优选方案，所述石墨烯膜为3?10层，所述增强相为质量百分比5%的石墨烯。
[0014]所述的铜或铜合金导线的第七优选方案，所述石墨烯膜为4?5层，所述增强相为质量百分比5%的碳纳米管。
[0015]所述的铜或铜合金导线的第八优选方案，所述石墨烯膜为9层，所述增强相为质量百分比5%的陶瓷。
[0016]所述的铜或铜合金导线在制备高压或超高压电缆中的应用。
[0017]与最接近的现有技术比，本发明具有如下效果:
[0018]I)本发明的导线进行了两方面的改进:即在铜或铜合金线芯中引入增强相和在线芯的外表面生长石墨烯膜。
[0019]2)本发明提供的导线同时具有高强度和高导电率，在高压及超高压电缆行业中极具应用前景。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述:
[0021]实施例1
[0022]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有石墨烯的铜线芯和生长在线芯外的3层石墨烯膜，所述铜线芯中石墨烯的质量百分比为0.5%。
[0023]实施例2
[0024]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有石墨烯和碳纳米管的铜线芯和生长在线芯外的3层石墨烯膜，所述铜线芯中石墨烯和碳纳米管的质量百分比分别为2%和
[0025]实施例3
[0026]一种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有石墨烯的铜线芯和生长在线芯外的5层石墨烯膜，所述铜线芯中石墨烯的质量百分比为5%。
[0027]实施例4
[0028]一种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有石墨烯的铜线芯和生长在线芯外的8层石墨烯膜，所述铜线芯中石墨烯的质量百分比为6.5%。
[0029]实施例5
[0030]一种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有石墨烯的铜线芯和生长在线芯外的10层石墨烯膜，所述铜线芯中石墨烯的质量百分比为8.5%。
[0031]实施例6
[0032]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜合金导线，包括含有石墨烯的铜合金线芯和生长在线芯外的3层石墨烯膜，所述铜合金线芯中石墨烯的质量百分比为0.5%。
[0033]实施例7
[0034]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜合金导线，包括含有石墨烯的铜合金线芯和生长在线芯外的5层石墨烯膜，所述铜合金线芯中石墨烯的质量百分比为2.5%。
[0035]实施例8
[0036]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜合金导线，包括含有石墨烯的铜合金线芯和生长在线芯外的6层石墨烯膜，所述铜合金线芯中石墨烯的质量百分比为5%。
[0037]实施例9
[0038]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜合金导线，包括含有石墨烯的铜合金线芯和生长在线芯外的8层石墨烯膜，所述铜合金线芯中石墨烯的质量百分比为7%。
[0039]实施例10
[0040]—种含有石墨稀的尚强度、尚导电率铜合金导线，包括含有石墨稀、碳纳米管和陶瓷的铜合金线芯和生长在线芯外的10层石墨烯膜，所述铜合金线芯中石墨烯、碳纳米管和陶瓷的质量百分比分别为3%、5%和2%。
[0041]实施例11
[0042]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有碳纳米管的铜线芯和生长在线芯外的3层石墨烯膜，所述铜线芯中碳纳米管的质量百分比为0.5%。
[0043]实施例12
[0044]一种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有碳纳米管的铜线芯和生长在线芯外的6层石墨烯膜，所述铜线芯中碳纳米管的质量百分比为5%。
[0045]实施例13
[0046]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有碳纳米管的铜线芯和生长在线芯外的9层石墨烯膜，所述铜线芯中碳纳米管的质量百分比为8.5%。
[0047]实施例14
[0048]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜合金导线，包括含有碳纳米管的铜合金线芯和生长在线芯外的3层石墨烯膜，所述铜合金线芯中碳纳米管的质量百分比为1%。
[0049]实施例15
[0050]一种含有石墨烯的高强度、高导电率铜合金导线，包括含有碳纳米管的铜合金线芯和生长在线芯外的4层石墨烯膜，所述铜合金线芯中碳纳米管的质量百分比为3.5%。
[0051]实施例16
[0052]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜合金导线，包括含有碳纳米管的铜合金线芯和生长在线芯外的6层石墨烯膜，所述铜合金线芯中碳纳米管的质量百分比为6.5%。
[0053]实施例17
[0054]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有陶瓷的铜线芯和生长在线芯外的4层石墨烯膜，所述铜线芯中陶瓷的质量百分比为0.5%。
[0055]实施例18
[0056]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜导线，包括含有陶瓷的铜线芯和生长在线芯外的5层石墨烯膜，所述铜线芯中陶瓷的质量百分比为5.5%。
[0057]实施例19
[0058]—种含有石墨烯的高强度、高导电率铜合金导线，包括含有陶瓷的铜合金线芯和生长在线芯外的3层石墨烯膜，所述铜合金线芯中陶瓷的质量百分比为6.5%。
[0059]实施例20
[0060]一种含有石墨烯的高强度、高导电率铜合金导线，包括含有陶瓷的铜合金线芯和生长在线芯外的6层石墨烯膜，所述铜合金线芯中陶瓷的质量百分比为2.5%。
[0061]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种含有石墨烯的高强度、高导电率的金属材料，其特征在于所述金属材料为铜或铜合金导线，其包括含有增强相的铜或铜合金线芯和所述线芯外的石墨烯膜。2.根据权利要求1所述的铜或铜合金导线，其特征在于所述增强相选自石墨烯、碳纳米管、陶瓷中的一种或多种材料。3.根据权利要求1所述的铜或铜合金导线，其特征在于所述线芯中增强相的质量百分比为0.5%?15%。4.根据权利要求3所述的铜或铜合金导线，其特征在于所述增强相的质量百分比为0.5%?10%。5.根据权利要求4所述的铜或铜合金导线，其特征在于所述增强相的质量百分比为6.根据权利要求1所述的铜或铜合金导线，其特征在于所述石墨烯膜为I?10层。7.根据权利要求1所述的铜或铜合金导线，其特征在于所述石墨烯膜为3?10层，所述增强相为质量百分比5%的石墨烯。8.根据权利要求1所述的铜或铜合金导线，其特征在于所述石墨烯膜为4?5层，所述增强相为质量百分比5%的碳纳米管。9.根据权利要求1所述的铜或铜合金导线，其特征在于所述石墨烯膜为9层，所述增强相为质量百分比5%的陶瓷。10.权利要求1-9任一项所述的铜或铜合金导线在制备高压或超高压电缆中的应用。
【专利摘要】本发明提供一种含有石墨烯的高强度、高导电率铜或铜合金导线。该导线包括含有增强相的铜或铜合金线芯和生长在所述线芯外的石墨烯膜。所述增强相为石墨烯、碳纳米管、陶瓷中的一种或多种，所述石墨烯膜为1～10层，通过内部增强相与外表面石墨烯膜的同时作用，实现了铜或铜合金导线强度及导电率同时提高50％～100％。本发明提供的含有石墨烯的高强度、高导电率铜或铜合金导线在高压或超高压电缆领域中有极佳的应用前景。
【IPC分类】H01B1/04, H01B1/02, H01B9/00
【公开号】CN105097063
【申请号】CN201510388123
【发明人】燕绍九, 洪起虎, 杨程, 戴圣龙, 王旭东
【申请人】中国航空工业集团公司北京航空材料研究院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月25日