1.一种高导绝缘无卤防火特种电缆,其特征在于,由内向外由复合导体层、内包带层、内绝缘层、外绝缘层、屏蔽层、外包带层和护套层构成;复合导体层由多根复合导体单丝绞合形成;复合导体单丝由内向外由三层构成,分别为:芯部铜、内表层和外表层;内表层为
18‑32nm厚度的非晶‑纳米晶复合铜层;外表层为35‑78nm厚度的石墨烯层;
复合导体单丝的单丝制备包括:
S11. 上引连铸制备铜杆,原料:TU1无氧铜,铸杆直径:φ3‑25 mm,拉速:0.8–1.2 m ‑1min ;结晶器冷却水 18–22 °C;
S12. 将S11制备的铜杆通过多道拉丝模具拉伸至目标直径0.033‑2.76mm,出模口处设6
置 He‑N2混合喷射冷却,喷射压力:0.35‑0.55 MPa,冷却速率 ≥1×10 K/s;
S13. 将S12获得的出模单丝在导轮定位下,进行多场耦合辅助逐级塑性变形;综合施加径向机械压力、同步加热、脉冲磁场与激光辐照:径向压力范围:1.5‑2.1GPa、2.3‑2.6 GPa、2.8‑3.2 GPa分三级阶梯施加,每级保压 2–
5 s;
加热辅助:在变形过程中同步施加1‑20 kHz的中频感应加热,温度控制在 200–350℃;
脉冲磁场辅助:在变形区施加强度为 0.5–1.2 T 的脉冲磁场,频率 10–50 Hz;
激光辐照辅助:采用 1064‑1070 nm 光纤激光对丝材表面进行同步扫描辐照,功率密度 0.5–2.0 kW/cm²,扫描速度 0.5–1.5 m/s;
变形速率:0.8–1.5 m/min;
S14. 采用LT‑CVD方法在S13所获得的导体单丝表面沉积石墨烯,温度:400–600℃;碳源:乙烯,流量10–30 sccm;气氛:氩气/氢气混合,生长时间15–90 min;
S15. 在300‑350℃进行氮气退火,对石墨烯层钝化处理。
2.根据权利要求1所述的一种高导绝缘无卤防火特种电缆,其特征在于,内包带层的材质包括金云母带。
3.根据权利要求1所述的一种高导绝缘无卤防火特种电缆,其特征在于,外包带层的材质包括陶瓷化硅橡胶带。
4.根据权利要求1所述的一种高导绝缘无卤防火特种电缆,其特征在于,护套层的材质包括无卤低烟聚烯烃。
5.根据权利要求1所述的一种高导绝缘无卤防火特种电缆,其特征在于,内绝缘层和外绝缘层的材质均包括无卤交联聚乙烯XLPE。
6.根据权利要求1所述的一种高导绝缘无卤防火特种电缆,其特征在于,屏蔽层的材质包括由铜箔带或丝、铝箔带或丝、或镀锡铜丝形成的金属编织网或组合屏蔽;组合屏蔽包括箔层+金属编织网。
7.根据权利要求1所述的一种高导绝缘无卤防火特种电缆,其特征在于,S12中,He‑N2的体积比 7:3。
8.根据权利要求1所述的一种高导绝缘无卤防火特种电缆,其特征在于,S14中,氩气/氢气的体积比为1:1。
9.根据权利要求1 8任意一项所述的一种高导绝缘无卤防火特种电缆的制备方法,其~特征在于,包括以下步骤:
S1. 单丝制备:通过连拉‑快淬、多场耦合辅助逐级塑性变形、LT‑CVD、在线退火制备复合导体单丝;
S2. 束丝绞合:将多根复合导体单丝绞合成复合导体;
S3. 首次绕包:在绞合的复合导体外绕包内包带层;
S4. 绝缘挤出:采用二重共挤工艺同步挤出内绝缘层、外绝缘层以及在外绝缘层外表面缠绕屏蔽层;
S5. 二次绕包:在屏蔽层外绕包外包带层;
S6. 护套挤出:挤包护套层。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,S2中,绞合速度35‑45m/min,采用右向绞合方式,绞合后导体直径公差控制在±0.1mm范围内。
11.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,S3中,首次绕包采用重叠绕包方式,层数为 2–3 层,绕包张力控制在 5–15 N。
12.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,S4中,绝缘挤出的工艺为:材料预处理:无卤交联聚乙烯XLPE原料在150‑170°C下烘干20‑24小时以去除水分;
塑化挤出:无卤交联聚乙烯XLPE固体颗粒在螺杆挤出机中经加料段、压缩段、均化段逐步熔融;加料段 120–140℃、压缩段 150–170℃、均化段 160–180℃,通过螺杆挤出机的机头模具包覆导体,连续包覆内绝缘层和外绝缘层;
冷却定型:挤出后内绝缘层和外绝缘层经水槽冷却固化;
再在外绝缘层外表面缠绕屏蔽层。
13.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,S5中,二次绕包采用重叠绕包 1‑2 层,绕包角度 30–45°,张力 10–20 N;
S6中,护套挤出温度 160–170℃,螺杆转速 20–22 r/min,牵引速度 50–100 m/min,并通过水冷槽快速定型,水冷槽的水温 20–30℃。
14.根据权利要求1 8任意一项所述的一种高导绝缘无卤防火特种电缆在高速轨道交~通、大型船舶、航空航天领域中的应用。