【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导线制造领域，具体涉及一种高导高强轻质cu/玄武岩纤维复合导线的制备方法及应用。
技术介绍
1、长期以来，传统纯铜线得益于其较高的电导率而被广泛用于在电力传输、电信、航空航天、电子器件小型化和轻质化等领域，但其相对较差的机械强度不适用于高压力场景，相对较高的密度和僵硬性对安装、维护等过程带来了困难和挑战，稳定性相对较差且易氧化腐蚀导致其使用寿命缩短、可靠性降低，相对较高的成本又限制了其在更多领域的应用。
2、玄武岩纤维源于天然玄武岩岩石，是在温度1450℃-1500℃下将岩石熔化后抽取出的连续纤维，其密度较低，具备良好的机械性能、弹性模量、热稳定性(200℃-800℃)、阻燃性、耐腐蚀性和低吸湿性等优势，且在废弃后可通过生物降解过程转化为土壤基质。玄武岩纤维及其复合材料被广泛应用于国防、消防、航空航天、建筑、化工、交通等领域，具体用途包括纤维增强材料、摩擦材料、隔热材料、造船材料、汽车行业零部件、高温过滤布和消防材料等。然而，玄武岩纤维的主要成分为二氧化硅、氧化铁和氧化钙等，不具备良好的导电性，是一种典型的电绝缘材料。这一性质限制了玄武岩纤维在电力传输领域的应用。
3、为了克服这些挑战性问题，本专利技术引入了化学镀技术，在保持玄武岩纤维原有的轻质性、阻燃性、热稳定性、耐腐蚀性和环境友好性等若干物化特性的前提下，通过环保、高产率、低成本的手段进一步弥补了玄武岩纤维在导电性方面存在的不足，为其赋予更高的电导率，使其相较于传统纯铜线更轻便、更安全、更耐用、功能更多样、用途更广泛、安装维护更简便，从
4、目前国内外对于传统纯铜线的固有缺陷，常见的替代方案为在金属基体材料表面沉积高强轻质的非金属材料并实施卷绕、压制、拉拔等工艺以制备具有高导电能力的复合导线。如专利cn110444320b报道通过超声、脉冲磁场、冷却、挤压等步骤使得铝基基体渗入碳纤维束的碳纤维丝间隙，得到的碳纤维增强铝基复合导线的导电性较好，但其抗拉强度仅为114mpa，低于6101、6063、6061等常规类型的合金导线，甚至低于1350型纯铝线(124mpa)，耐久性、可靠性不理想，缩短了高压力场景下的使用寿命。如专利cn117079890a报道采用化学气相沉积法在高纯铜箔上下表面均匀沉积石墨烯涂层，再经过卷曲、粗拉、精拉、退火等步骤得到的石墨烯/铜复合导线的电导率达到104.5％iacs，但其原始金属基材的含铜量要求大于99.95％，提高了生产成本，经济可行性面临巨大挑战。如专利cn113012860a报道采用脉冲电沉积法制备铜/氧化石墨烯复合薄膜，再经过焊接、卷绕、封装、拉拔、高真空热处理等步骤得到的铜/纳米碳复合导线的电导率可达150％iacs，但上述步骤的实施条件严苛、所用设备昂贵、过程繁琐，难以实现大规模的工业化应用。如专利cn114446541a报道自行搭建包括复合腔室、收放线机构、放料辊等主要部件的制备装置，再经过调参、生长、缠绕、热压、冷却等步骤得到的金属/石墨烯复合导线的电导率较高，但上述自制的制备装置结构复杂、操作困难、生产规模小，且生产、热压等步骤均需保持高温条件，工艺流程耗能严重，不利于生态环境保护与可持续发展。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，为了解决玄武岩纤维因绝缘性导致其在电力传输领域受限的问题，本专利技术提供一种高导高强轻质cu/玄武岩纤维复合导线的制备方法及应用，该方法首先使用氯化亚锡盐酸溶液对原始玄武岩纤维基材进行敏化处理，再使用硝酸银水溶液对玄武岩纤维表面进行激活处理，然后采用化学镀技术将金属铜沉积于玄武岩纤维表面，从而获得具有高导电能力的cu/玄武岩纤维复合导线。该方法制备的cu/玄武岩纤维复合导线具有最高3.13×108s/m的电导率，远高于传统纯铜线5.89×107s/m的电导率；同时其最大密度为2.93g/cm3，远低于传统纯铜线8.96g/cm3的密度；并具有最高可达1561mpa的机械强度以及能够在1,000,000-5,000,000hz频率范围内保持优良的稳定性。该复合导线在电信、海洋工程、微电子、新能源、化学化工、汽车制造、航空航天、电子器件小型化和轻质化等领域均拥有广阔的应用前景。
2、一种高导高强轻质cu/玄武岩纤维复合导线的制备方法，按下列步骤进行：
3、a、敏化：在温度25℃下，将原始玄武岩纤维基材浸泡在10g氯化亚锡、25ml浓度37％盐酸和800ml水配制而成的敏化剂溶液中，持续静置60分钟，然后用去离子水充分清洗敏化后的玄武岩纤维；
4、b、激活：在温度25℃下，将步骤a敏化后的玄武岩纤维浸泡在2g硝酸银和800ml水配制而成的激活剂溶液中，持续静置60分钟，然后用去离子水充分清洗激活后的玄武岩纤维；
5、c、化学镀铜：首先用8g五水合硫酸铜、46g乙二胺四乙酸、5ppm 2,2′-联吡啶、5-15ml甲醛和800ml水配制成铜沉积液，再用氢氧化钠调节铜沉积液的ph值至13，然后将步骤b激活后的玄武岩纤维浸泡在铜沉积液中，在温度20℃-60℃下持续静置60分钟，同时用氢氧化钠维持铜沉积液的ph值为13，将金属铜沉积于玄武岩纤维表面，再用去离子水充分清洗铜沉积后的玄武岩纤维，然后在温度105℃下干燥60分钟，即得到机械强度范围为1480mpa-1561 mpa；密度范围为2.93-3.48g/cm3，电导率范围为2.44×108s/m-3.03×108s/m的cu/玄武岩纤维复合导线。
6、所述方法获得的cu/玄武岩纤维复合导线在制备复合导线领域中的应用。
7、与现有技术相比，本专利技术所述的一种高导高强轻质cu/玄武岩纤维复合导线的制备方法及应用，具有以下特点和优势：
8、1、本专利技术使用廉价易得的原料替代了ptcl2等昂贵的激活剂，并避免对玄武岩纤维表面进行常规的酸、碱、热处理，既充分展现了上述技术方案的环境友好性，又简化了生产流程，显著降低了生产成本，提升了成本效益，从而适用于规模化生产。
9、2、本专利技术所述的化学镀技术有效增强了玄武岩纤维的固有属性轻质性、阻燃性、耐腐蚀性、环境友好性等，充分发挥了其本身具备的若干优势，并将玄武岩纤维与金属铜两者侧重于不同方面的亮点集于一体。
10、3、本专利技术所制备的cu/玄武岩纤维复合导线表面的微米级超薄金属镀层，在不增加玄武岩纤维基材原重量和原体积的基础之上，实现了3.13×108s/m的电导率，为传统铜线的6倍；且其轻质性特别适用于对重量和空间有严苛要求的行业和领域。
11、4、本专利技术所制备的cu/玄武岩纤维复合导线继承了原始玄武岩纤维基材出色的机械性能与热稳定性，并进一步将其机械强度提升至1561mpa，同时支持在较宽的温度范围内保持其高导电能力，从而适用于高温、极低温等极端环境。
12、5、本专利技术所述的化学镀技术可对表面镀铜过程进行精确控制，通过调整铜沉积处理温度以达到灵活定制cu/玄武岩纤维复合导线电导率的目的，从而广泛适本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高导高强轻质Cu/玄武岩纤维复合导线的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：
2.如权利要求1所述方法获得的Cu/玄武岩纤维复合导线在制备复合导线领域中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种高导高强轻质cu/玄武岩纤维复合导线的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：
...【专利技术属性】
技术研发人员：阿卜杜克热木·喀迪尔，帕卡斯·阿南德，马鹏程，陈卓，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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