线缆制造技术

本发明专利技术涉及一种线缆，包括至少一个缆芯、包覆在缆芯外的至少一个绝缘结构、包覆在绝缘结构外的至少一个屏蔽结构和包覆在屏蔽结构外的一个保护结构，该缆芯包括导电材料及多个碳纳米管，其中，该缆芯中的碳纳米管沿缆芯轴向有序排列，该导电材料包覆于碳纳米管表面。

【技术实现步骤摘要】
本申请为2009年1月16日申请的申请号为200910002459.4，名称为“线缆”的中国专利技术专利申请之分案申请。申请号为200910002459.4的专利申请主张2008年2月1日申请的申请号为200810066046.8，名称为“线缆”的中国专利技术专利申请的本国优先权。
本专利技术涉及一种线缆，尤其涉及一种基于碳纳米管的线缆。
技术介绍
线缆是电子产业里较为常用的信号传输线材，微米级尺寸的线缆更广泛应用在IT产品、医学仪器、空间设备中。传统的线缆内部设置有两个导体，内导体用以传输电信号，外导体用以屏蔽传输的电信号并且将其封闭在内部，从而使线缆具有高频损耗低、屏蔽及抗干扰能力强、使用频带宽等特性，请参见文献“ElectromagneticShieldingofHigh-VoltageCables”(M.DeWulf,P.Wouterset.al.,JournalofMagnetismandMagneticMaterials,316,e908-e901(2007))。一般情况下，线缆从内至外的结构依次为形成内导体的缆芯、包覆在缆芯外表面的绝缘结构、形成外导体的屏蔽结构和保护结构。其中，缆芯用来传输电信号，材料以铜、铝或铜锌合金为主。屏蔽结构通常由多股金属线编织或用金属膜卷覆在绝缘结构外形成，用以屏蔽电磁干扰或无用外部信号干扰。对于以金属材料形成的缆芯，最大问题在于交变电流在金属导体中传输时会产生趋肤效应(SkinEffect)。趋肤效应使金属导体中通过电流时的有效截面积减小，从而使导体的有效电阻变大，导致线缆的传输效率降低或传输信号丢失。另外，以金属材料作为缆芯及屏蔽结构的线缆，其强度较小，质量及直径较大，无法满足某些特定条件，如航天领域、空间设备及超细微线缆的应用。碳纳米管是一种新型一维纳米材料，其具有优异的导电性能、高的抗张强度和高热稳定性，在材料科学、化学、物理学等交叉学科领域已展现出广阔的应用前景。目前，已有将碳纳米管与金属混合形成复合材料，从而用来制造线缆的缆芯。然而，碳纳米管在金属中为无序分散，仍无法解决上述金属缆芯中的趋肤效应问题。有鉴于此，确有必要提供一种线缆，该线缆具有良好的导电性能、较强的机械性能、较轻的质量及较小的直径，并且易于制造，适于低成本大量生产。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种线缆，该线缆具有良好的导电性能、较强的机械性能、较轻的质量及较小的直径，并且易于制造，适于低成本大量生产。一种线缆，包括至少一个缆芯、包覆在缆芯外的至少一个绝缘结构、包覆在绝缘结构外的至少一个屏蔽结构和包覆在屏蔽结构外的一个保护结构，该缆芯包括导电材料及多个碳纳米管，其中，该缆芯中的碳纳米管沿缆芯轴向有序排列，该导电材料包覆于碳纳米管表面。一种线缆，包括至少一个缆芯、包覆在缆芯外的至少一个绝缘结构、包覆在绝缘结构外的至少一个屏蔽结构和包覆在屏蔽结构外的一个保护结构，其中，该缆芯包括至少一碳纳米管线状结构，该碳纳米管线状结构包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管及一导电材料包覆于所述碳纳米管表面。与现有技术比较，本专利技术采用含有有序排列的碳纳米管的缆芯的线缆具有以下优点：其一，由于碳纳米管在缆芯中沿缆芯轴向有序排列，因此，该含有碳纳米管的缆芯具有较好的导电性能。其二，由于碳纳米管具有优异的力学性能，及较轻的质量，因此，该含有碳纳米管的线缆具有比采用纯金属缆芯的线缆更高的机械强度及更轻的质量，适合特殊领域，如航天领域及空间设备的应用。其三，采用导电材料及碳纳米管共同形成的缆芯比采用纯碳纳米管线状结构形成的缆芯具有更好的导电性。附图说明图1是本专利技术第一实施例的线缆的截面结构示意图。图2是本专利技术第一实施例的线缆中单根碳纳米管的结构示意图。图3是本专利技术第一实施例线缆的制造方法的流程图。图4是本专利技术第一实施例线缆的制造装置的结构示意图。图5是本专利技术第一实施例的碳纳米管膜扫描电镜照片。图6是本专利技术第一实施例沉积导电材料后的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图7是本专利技术第一实施例沉积导电材料后的碳纳米管膜中的碳纳米管的透射电镜照片。图8是本专利技术第一实施例的绞线结构的扫描电镜照片。图9是图8中的绞线结构中沉积有导电材料的碳纳米管的扫描电镜照片。图10是本专利技术第二实施例线缆的截面结构示意图。图11是本专利技术第三实施例线缆的截面结构示意图。具体实施方式以下将结合附图详细说明本专利技术实施例线缆的结构及其制备方法。本专利技术实施例提供一种线缆，该线缆包括至少一缆芯、包覆在缆芯外的至少一绝缘结构、至少一屏蔽结构和一保护结构。请参阅图1，本专利技术第一实施例的线缆10为同轴线缆，该同轴线缆包括一个缆芯110、包覆在缆芯110外的绝缘结构120、包覆在绝缘结构120外的屏蔽结构130和包覆在屏蔽结构130外的保护结构140。其中，上述缆芯110、绝缘结构120、屏蔽结构130和保护结构140为同轴设置。该缆芯110包括至少一碳纳米管线状结构。该线状结构为长径比较大的结构。具体地，该缆芯110可由一个单独的碳纳米管线状结构构成，也可由多个碳纳米管线状结构相互并排，相互扭转或相互缠绕形成。本实施例中，该缆芯110为一碳纳米管线状结构。该缆芯110的直径可以为4.5纳米~1毫米，优选地，该缆芯的直径为10~30微米。可以理解，当将多个碳纳米管线状结构并排设置、扭转设置或缠绕设置时，该缆芯的直径不限，可达20~30毫米。该碳纳米管线状结构由碳纳米管和导电材料构成。具体地，该碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管，并且，每个碳纳米管表面均包覆至少一导电材料层。其中，每个碳纳米管具有大致相等的长度，并且，多个碳纳米管通过范德华力首尾相连形成一碳纳米管线状结构。在该碳纳米管线状结构中，碳纳米管沿碳纳米管线状结构的轴向择优取向排列。进一步地，该碳纳米管线状结构可经过一扭转过程，形成一绞线结构。在上述绞线结构中，碳纳米管绕绞线结构的轴向螺旋状旋转排列。该碳纳米管线状结构的直径可以为4.5纳米~1毫米，优选地，该碳纳米管线状结构的直径为10~30微米。请参见图2，该碳纳米管线状结构中每一根碳纳米管111表面均包覆至少一层导电材料。具体地，该至少一层导电材料包括与碳纳米管111表面直接结合的润湿层112、设置在润湿层外的过渡层113、设置在过渡层113外的导电层114以及设置在导电层114外的抗氧化层115。由于碳纳米管111与大多数金属之间的润湿性不好，因此，上述润湿层112的作用为使导电层114与碳纳米管111更好的结合。形成该润湿层112的材料可以为铁、钴、镍、钯或钛等与碳纳米管111润湿性好的金属或它们的合金，该润湿层112的厚度为1~10纳米。本实施例中，该润湿层112的材料为镍，厚度约为2纳米。可以理解，该润湿层为可选择结构。上述过渡层113的作用为使润湿层112与导电层114更好的结合。形成该过渡层113的材料可以为与润湿层112材料及导电层114材料均能较好结合的材料，该过渡层113的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线缆，包括至少一个缆芯、包覆在缆芯外的至少一个绝缘结构、包覆在绝缘结构外的至少一个屏蔽结构和包覆在屏蔽结构外的一个保护结构，其特征在于，该缆芯包括碳纳米管绞线结构及导电材料层，该碳纳米管绞线结构包括多个碳纳米管绕该碳纳米管绞线结构的轴向螺旋状旋转排列并通过范德华力首尾相连，该导电材料层包覆于单根碳纳米管表面，该导电材料层为金属或合金，包括与碳纳米管表面直接结合的润湿层以及设置在润湿层外的导电层。

【技术特征摘要】
2008.02.01 CN 20081006604681.一种线缆，包括至少一个缆芯、包覆在缆芯外的至少一个绝缘结构、包覆在绝缘结构外的至少一个屏蔽结构和包覆在屏蔽结构外的一个保护结构，其特征在于，该缆芯包括碳纳米管绞线结构及导电材料层，该碳纳米管绞线结构包括多个碳纳米管绕该碳纳米管绞线结构的轴向螺旋状旋转排列并通过范德华力首尾相连，该导电材料层包覆于单根碳纳米管表面，该导电材料层为金属或合金，包括与碳纳米管表面直接结合的润湿层以及设置在润湿层外的导电层。
2.如权利要求1所述的线缆，其特征在于，所述每一碳纳米管表面设置有一导电层。
3.如权利要求1所述的线缆，其特征在于，所述导电层的材料为铜、银、金或其合金，所述导电层的厚度为1~20纳米。
4.如权利要求1所述的线缆，其特征在于，所述润湿层的材料为铁、钴、镍、钯、钛或其合金，所述润湿层的厚度为1~10纳米。
5.如权利要求1所述的线缆，其特征在于，所述缆芯进...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜开利，刘亮，刘锴，赵清宇，翟永超，范守善，
申请(专利权)人：北京富纳特创新科技有限公司，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11