一种石墨烯线及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯线，包括催化金属、包覆在催化金属上的石墨烯层，所述石墨烯层外表面设有绝缘护套，所述石墨烯层上设置有线芯修复基坑，所述线芯修复基坑内沉积有修复金属层，所述线芯修复基坑边缘通过离子键合有愈合金属层，且所述愈合金属层包覆在所述修复金属层表面，同时还提供了一种石墨烯线的制造方法，包括金属芯衬底表面沉积催化金属层、沉积生成石墨烯层以及线缆修复基坑、线芯修复基坑沉积修复金属层、离子键合生成愈合金属层以及套设绝缘护套；本发明专利技术在石墨烯层、修复金属层以及愈合金属层的配合作用下，实现了石墨烯线裂纹伤口的自动修复，不仅提升了石墨烯线的电性能，同时还提升了石墨烯线的机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯线及其制造方法
本专利技术涉及电缆制造领域，尤其涉及一种石墨烯线及其制造方法。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。另外，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到，而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。石墨烯中的载流子遵循一种特殊的量子隧道效应，在碰到杂质时不会产生背散射，这是石墨烯局域超强导电性以及很高的载流子迁移率的原因。随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。但是现有技术中的石墨烯线在使用过程，沉积石墨烯层的衬底在多次弯折或使用时间较长时，衬底容易产生裂纹伤口，导致电传导截面发生断续现象，不仅导致石墨烯线电子迁移能力下降，影响了石墨烯线的电传导性能，同时还降低了石墨烯线的机械性能，存在一定的缺陷。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种石墨烯线及其制造方法，本专利技术在石墨烯层、修复金属层以及愈合金属层的配合作用下，实现了石墨烯线裂纹伤口的自动修复，不仅提升了石墨烯线的电性能，同时还提升了石墨烯线的机械性能，能有效地解决
技术介绍
提出的问题。为了解决上述的问题，本专利技术提出一种石墨烯线，包括催化金属、包覆在催化金属上的石墨烯层，所述石墨烯层外表面设有绝缘护套，所述石墨烯层上设置有线芯修复基坑，所述线芯修复基坑内沉积有修复金属层，所述线芯修复基坑边缘通过离子键合有愈合金属层，且所述愈合金属层包覆在所述修复金属层表面。进一步改进在于：所述催化金属包括金属芯衬底以及设置在所述金属芯衬底表面的催化金属层。进一步改进在于：所述线芯修复基坑的深度为0.05μm～10μm。进一步改进在于：所述修复金属层采用钨钼合金沉积线芯修复基坑形成。进一步改进在于：所述愈合金属层包括铂、钌、锌和铝中的至少一种。本专利技术还提供了一种石墨烯线的制造方法，包括如下步骤：S100、金属芯衬底表面上沉积催化金属层；S200、预热并采用部分沉积法生成石墨烯层以及线芯修复基坑；S300、线芯修复基坑沉积修复金属层；S400、采用离子键合的方法生成连接修复金属层以及修复线芯基坑的愈合金属层；S500、套设绝缘护套。进一步改进在于：步骤S200中采用等离子体和激光辅助技术进行部分化学气相沉积生成石墨烯层和线芯修复基坑。进一步改进在于：步骤S200中采用红外加热的方式对催化金属层表面进行预热。进一步改进在于：步骤S200中化学气相沉积法采用的气体碳源中加入有惰性气体。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术覆盖在催化金属表面上的石墨烯层以及覆盖在石墨烯层的线芯修复基坑的愈合金属层，大大提升了线缆的电子迁移能力，实现了稳定的电荷转移或波长转移，具有优异的电传导性能，同时还具有良好的韧性，降低了线缆使用过程中因弯折所带来的损耗；（2）本专利技术的修复金属层在石墨烯线弯曲的过程中，当催化金属层上发生裂纹时，石墨烯线工作时温度升高的情况下，位于线芯修复基坑内的钨钼合金能够及时扩散进裂纹伤口中，保证了电传导截面连续性和完整性，提升了石墨烯线的电学性能以及机械性能；（3）本专利技术通过红外加热的方式在沉积石墨烯层前进行催化金属层的预热，待催化金属层被预热到化学气相沉积容易发生的温度时进行石墨烯层的沉积，便于进行石墨烯层的沉积，同时也提升了石墨烯层的沉积效率。附图说明图1是本专利技术石墨烯线结构示意图。图2是本专利技术石墨烯层结构示意图。图3是本专利技术石墨烯线截面结构示意图。图4是本专利技术石墨烯线制造方法流程图。其中：1-催化金属；2-石墨烯层；3-绝缘护套；4-线芯修复基坑；5-修复金属层；6-愈合金属层；7-金属芯；8-催化金属层。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详述，本实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。根据图1、2、3、4所示，本实施例提出了一种石墨烯线及其制造方法，包括催化金属1、包覆在催化金属1上的石墨烯层2，所述石墨烯层2外表面设有绝缘护套3，所述石墨烯层2上设置有线芯修复基坑4，所述线芯修复基坑4内沉积有修复金属层5，所述线芯修复基坑4边缘通过离子键合有愈合金属层6，且所述愈合金属层6包覆在所述修复金属层5表面，覆盖在催化金属1表面上的石墨烯层2以及覆盖在石墨烯层2的线芯修复基坑的愈合金属层6，大大提升了线缆的电子迁移能力，实现了稳定的电荷转移或波长转移，具有优异的电传导性能，同时设置在线芯修复基坑4内的修复金属层5能够解决石墨烯线使用时弯折开裂的问题，当石墨烯线中催化金属上出现裂纹时，修复金属层5中材料能够及时扩散进催化金属1上裂纹内，保证了电传导截面连续性和完整性，提升了石墨烯线的电学性能以及机械性能。本实施例中，所述催化金属1包括金属芯衬底7以及设置在所述金属芯衬底7表面的催化金属层8，催化金属1通过挤出成型以任意厚度的离心形式制造，它可以是流动的结构，催化金属1的横截面形状是圆形的，但不限于此。金属芯衬底7由铜、铂、铝中的一种材料制成，催化金属层8可以由与金属芯衬底7相同或不同的材料制成，催化金属层8可以选自铜、镍、钴、钛、铂、锆、铑和钌中的一种材料，金属芯衬底7为催化金属层7的沉积提供了一个支撑面，催化金属层8为石墨烯层沉积提供了有利的化学催化环境。本实施例中，所述线芯修复基坑4的深度为0.05μm～10μm，线芯修复基坑4深度设置在此范围时所形成的愈合金属层6能够增加石墨烯线的导电特性以及机械特性。本实施例中，所述修复金属层5采用钨钼合金沉积线芯修复基坑4内而形成，修复金属层5通过金属有机化学气相沉积的方法并在加压的环境下沉积在线芯修复基坑4内，加压使得沉积在线芯修复基坑4内的钨钼合金更加紧密地贴合在催化金属层8表面，在石墨金属线弯曲过程中，当催化金属层8上发生裂纹时，石墨烯线工作时温度升高的情况下，位于线芯修复基坑4内的钨钼合金能够及时扩散进裂纹伤口中，保证了电传导截面连续性和完整性，提升了石墨烯线的电学性能以及机械性能。本实施例中，所述愈合金属层6包括铂、钌、锌和铝中的至少一种，愈合金属层6采用容易离子键合到石墨烯材料上的铂、钌、锌和铝，通过离子键合的方式形成牢靠连接的共价化合物，离子键键能大，不易拆分，实现了愈合金属层6与石墨烯层2之间的牢靠连接。本专利技术还提供了一种石墨烯线的制造方法，包括如下步骤：S100、金属芯衬底表面上沉积催化金属层，通过金属有机化学气相沉积的方法在金属芯衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯线，其特征在于：包括催化金属（1）、包覆在催化金属（1）上的石墨烯层（2），所述石墨烯层（2）外表面设有绝缘护套（3），所述石墨烯层（2）上设置有线芯修复基坑（4），所述线芯修复基坑（4）内沉积有修复金属层（5），所述线芯修复基坑（4）边缘通过离子键合有愈合金属层（6），且所述愈合金属层（6）包覆在所述修复金属层（5）表面。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯线，其特征在于：包括催化金属（1）、包覆在催化金属（1）上的石墨烯层（2），所述石墨烯层（2）外表面设有绝缘护套（3），所述石墨烯层（2）上设置有线芯修复基坑（4），所述线芯修复基坑（4）内沉积有修复金属层（5），所述线芯修复基坑（4）边缘通过离子键合有愈合金属层（6），且所述愈合金属层（6）包覆在所述修复金属层（5）表面。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯线，其特征在于：所述催化金属（1）包括金属芯衬底（7）以及设置在所述金属芯衬底（7）表面的催化金属层（8）。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯线，其特征在于：所述线芯修复基坑（4）的深度为0.05μm～10μm。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯线，其特征在于：所述修复金属层（5）采用钨钼合金沉积线芯修复基坑（4）内而形成。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯线，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘翼，刘乐光，
申请(专利权)人：厦门信果石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35