[发明专利]一种复合型石墨烯光纤电缆及制备方法

权利要求书

1.一种复合型石墨烯光纤光缆及制备方法，其中复合型石墨烯光纤光缆，包括：石英光 纤，石英光纤包层，铜箔石墨烯膜层，保护绝缘层；其特征在于在铜箔上用CVD法沉积生长一 层石墨烯薄膜，形成铜箔石墨烯膜层，铜箔石墨烯膜层的铜箔侧涂覆胶粘层，石英光纤的纤 芯外层包裹一层石英光纤包层，把生长石墨烯薄膜的铜箔卷绕在石英光纤的外层，构成石 墨烯光纤导电体，石墨烯光纤导电体的外侧涂覆一层绝缘保护层，构成石墨烯光纤电缆。

2.根据权利要求1所述的一种复合型石墨烯光纤光缆及制备方法，其特征在于铜箔是 长带状，铜箔的长度在1-10km，宽度10-20cm，厚度为10-500μm，铜的纯度98-100%，铜箔上石 墨烯膜层的厚度为10-100μm。

3.根据权利要求1所述的一种复合型石墨烯光纤光缆及制备方法，其特征在于石英光 纤的包层外卷绕铜箔石墨烯膜层，铜箔石墨烯膜层的卷绕次序为铜箔层紧靠石英光纤包层 为卷绕内侧，石墨烯膜层为卷绕外侧，铜箔石墨烯膜层的层数1-100层。

4.根据权利要求1或2所述的一种复合型石墨烯光纤光缆及制备方法，其特征在于石英 光纤的包层外卷绕铜箔石墨烯膜层，铜箔石墨烯膜层在卷绕时，铜箔层涂上一层胶粘层，胶 粘层的厚度为50-300μm，把铜箔与石英光纤的包层紧紧粘接在一起，然后连续卷绕层层胶 粘。

5.根据权利要求1或2所述的一种复合型石墨烯光纤光缆及制备方法，其特征在于石墨 烯膜层为二维六角型呈蜂巢晶格的平面单原子层薄膜，附着在铜箔层上的石墨烯膜层数为 1-20层。

6.根据权利要求1所述的一种复合型石墨烯光纤光缆及制备方法，其特征在于由1-100 石墨烯光纤导电体的外侧涂覆一层绝缘层，构成一束墨烯导电光纤，外面包裹绝缘层，绝缘 层为聚乙烯或聚氯乙烯，构成石墨烯光纤电缆，石墨烯导电层是电力传输介质，内部的石英 光纤是光信号传输介质，在同一根石墨烯光纤电缆里实现电力和光信号的同步传输。

7.一种复合型石墨烯光纤光缆的制备方法，主要包括以下过程：一、铜箔生长石墨烯膜 层过程，二、铜箔石墨烯膜层在光纤上连续卷绕过程，三、光纤导电体外层涂覆绝缘层过程， 其中，铜箔生长石墨烯膜层过程，按如下步骤进行：

a、启动连续上产石墨烯高温沉降炉，预热并调试各仪表参数及机械传动装置；

b、预调试阶段，将长100米宽20厘米铜箔安置于预热室的铜箔支架上，并把铜箔通过各 个绝热隔板的缝隙分别放置于相应的辊轴上，开启计时器，调试传动装置，设定转速，使铜 箔在高温沉降室的迂回时间为40分钟，开启循环冷却装置，动力装置处于待启动状态；

c、系统清洗阶段，开启预热室的预加热装置，并开启各个工作室的清洗气的进气阀和 出气阀，向整个系统以400sccm氩气通入清洗各工作室，使工作室内为无氧环境；继续向系 统内充入氩气至整个系统内压强为0.1Mpa；

d、系统升温阶段，将完成步骤c的高温沉降室内温度在50分钟内升至1000℃，并保持 1000℃的恒定温度30分钟；

e、沉降生长阶段，恒温阶段结束后，保持恒温温度打开高温沉降室的原料气的进气阀 和出气阀，将流量为50sccm的高纯甲烷气体和流量为500sccm的氩气同时向高温沉降室通 入40分钟，启动传动装置，各辊轴转动，铜箔移动，并维持系统内气压为0.01MPa；

f、降温检测阶段，高温沉降室内的铜箔上不断沉降生长石墨烯，随着时间推移，出离高 温沉降室的石墨烯铜箔通过预冷室和快速降温时，这时石墨烯薄层温度已降至室温25℃左 右，在铜箔的表面生长有石墨烯膜。

8.根据权利要求7所述的一种复合型石墨烯光纤光缆及制备方法，其特征在于复合型 石墨烯光纤光缆制备方法的铜箔石墨烯膜层在光纤上连续卷绕过程，按如下步骤进行：

a、预卷绕阶段，将已制备好的铜箔石墨烯膜放入卷绕机中，调整卷绕机各设定参数，并 把已调和好的胶粘层放入胶粘盒中待用；

b、粘接卷绕阶段，启动卷绕机，铜箔石墨烯膜的铜箔侧涂覆胶粘层，形成胶粘层，胶粘 层的厚度为100μm，铜箔石墨烯膜围绕石英光纤进行卷绕，该卷绕方式是横向错位卷绕，由 于铜箔石墨烯膜错位卷绕在轴向上产生错位位移，卷绕铜箔石墨烯膜的石英光纤不断移 动，这样就实现连续生产，形成成卷的石墨烯导电体。