WO2015117819A1 - Device for conducting electrical and/or thermal energy - Google Patents

Device for conducting electrical and/or thermal energy Download PDF

Info

Publication number
WO2015117819A1
WO2015117819A1 PCT/EP2015/051087 EP2015051087W WO2015117819A1 WO 2015117819 A1 WO2015117819 A1 WO 2015117819A1 EP 2015051087 W EP2015051087 W EP 2015051087W WO 2015117819 A1 WO2015117819 A1 WO 2015117819A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
textile
carbon structures
structures
nanoscale carbon
nanoscale
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/051087
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andre DÖLLING
Werner Hartmann
Hans-Peter KRÄMER
Anne KUHNERT
Peter Kummeth
Christian Schacherer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2015117819A1 publication Critical patent/WO2015117819A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon

Definitions

  • the invention relates to a device for conducting electrical and / or thermal energy, comprising at least one electrically and / or thermally conductive conductor element.
  • Such devices are, for example, electrical lines. Be of such devices in particular in the range of high power applications, placed ever increasing requirements: Thus, for example, high current capabilities, by which the maximum current flow is related to the cross-sectional area to verste ⁇ hen demanded. High current carrying capacities allow a lower cost of materials and thus extend the "De ⁇ Sign mergeen" of respective devices implementing applications.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a verbes ⁇ serte device for conducting electrical and / or thermal energy.
  • the object is achieved by a device of the genann ⁇ th kind that is inventively characterized auszeich ⁇ net, that the at least one conductor element is made of combined to form at least one textile nanoscale carbon structures formed or comprises at least a textile together aggregated nanoscale carbon structures.
  • the principle of the invention relates to a special Vorrich ⁇ device for conducting or transmitting electrical energy, ie in particular electrical current, and / or thermal energy, ie in particular heat.
  • the Vorrich ⁇ tung may be formed or include such THEREFORE, for example, as an electrically conductive cable or contact member and / or a thermally conductive cables or contact element.
  • the device has at least one electrically or thermally conductive conductor element.
  • the conductor element is thus formed structurally in such a way that it comprises electrically routing ⁇ enabled or thermally conductive properties.
  • the conductor element has a special structural design, as it is formed from nano-scale carbon structures combined to form at least one textile or nanoscale carbon fibers combined to form at least one textile. Includes fabric structures.
  • a corresponding ladder element is therefore formed as a textile or comprises a textile.
  • Corresponding textiles may be textile yarns or textile tapes, for example.
  • the nanoscale carbon structures combined to form a textile can therefore be at least partially combined to form at least one textile yarn.
  • the Tex ⁇ tilgarne can at least partially turned inside ( "twisted") in.
  • the aggregated into a textile nanoscale carbon structures can at least partially be at least a textile band ⁇ summarized.
  • corresponding conductor elements may at least partially, in particular completely, as Textile ⁇ yarns or textile tapes are present or include such.
  • the nanoscale carbon structures combined to form a textile usually have roundish and, in the variant of the textile tape, generally quadrangular, in particular rectangular, cross sections.
  • the cross section of the nanoscale carbon structures combined to form a textile is to be selected in particular with regard to a concrete application of the device.
  • Nanoscale carbon structures are to be understood in particular as so-called carbon nanotubes (CNTs).
  • CNTs carbon nanotubes
  • the nanoscale carbon structures are typically in tubular structures before or are designed as such.
  • the nanoscale carbon structures are present in other, ie, for example spherical, structures or are formed as such.
  • the nanoscale carbon structures may therefore also be fullerenes, for example.
  • nanoscale indicates the dimensions or Mo ⁇ leküliere the textiles to corresponding galleryzului- the carbon structures towards which typically are in a range between 1 and 100 nm. Of course, exceptions, in particular upward, conceivable.
  • corresponding carbon structures offer very high electrical as well as thermal conductivities, ie conversely very low electrical as well as thermal resistances. Also show corresponding structures Kohlenstoffstruk- a low resistance temperature coefficient and a high chemical, mechanical, ie in particular the train ⁇ strength in question, and thermal stability. In addition, corresponding carbon structures have a comparatively low weight due to their comparatively low density. All in all, an improved device for conducting electrical and / or thermal energy is realized by the principle according to the invention. In the following, exemplary embodiments of the device will be described in greater detail. In addition to the embodiment in which the device comprises at least one at least partially exposed cauliflowerendes Leiterele ⁇ ment, are in particular the following paragraphsfor- men:
  • the carbon structural ⁇ structures at least partially, in particular completely embedded in a matrix material formed by at least one matrix or contained.
  • the matrix material surrounds the carbon structures directly.
  • the matrix can serve as a protection of the carbon structures, in particular mechanical, stresses.
  • Suitable matrix materials include both electrically conductive and electrically insulating materials.
  • An electrically conductive matrix material may be, for example, a metal or a metal alloy, reference being made, by way of example only, to aluminum or copper or corresponding alloys.
  • An electrically conductive matrix material can of course also be an electrically conductive plastic.
  • it may Han your is a thermosetting or thermoplastic resin, wherein only exemplary referenced thermosetting epoxy resins ⁇ .
  • the carbon structures are accommodated at least in sections, in particular completely, in a receiving space of a receiving element formed by at least one receiving element material .
  • the Koh ⁇ lenstoff Quilt füren THEREFORE may be encapsulated by a corresponding receptacle element.
  • the receiving element may be, for example, a tubular, sheath or sleeve-like component.
  • the receiving element may be formed from an electrically conductive, electrically insulating or semiconductingêtelementma material. Also in this context, particular reference is made to metals and plastics. In addition, however are the formation of the receiving element, other mate ⁇ rials or material groups, such as glasses and ceramics, conceivable.
  • the receiving element may be at least partially enclose the carbon structures, wherein these immediately ⁇ taktiert kon. Consequently, there can be a direct, in particular electrically or thermally conductive, contact between the walls of the receiving element delimiting the receiving space and the carbon structures.
  • At least in sections at least one gap is formed between the receiving space delimiting walls of the receiving element and the nanoscale carbon structures.
  • the receiving space or gap space can be at least partially filled with a beechi ⁇ gen solid, liquid or gaseous fill material. It is also possible, if appropriate, possible that in the receiving space or gap a certain pressure level, ie in particular an overpressure or underpressure, is applied The receiving space or gap can therefore also be evacuated.
  • the carbon structures are at least ab Songswei ⁇ se applied to a carrier element.
  • the carbon ⁇ structures may be applied, for example, THEREFORE on an exposed outer surface of a support member.
  • the application includes a stable, ie realized by means of positive and / or positive and / or cohesive fastening techniques, attachment of the carbon structures on the support element.
  • the carrier element can accordingly be wrapped in sections with the carbon structures.
  • An attachment of the carbon structures on the support element can e.g. via gluing, clamping or soldering.
  • a corresponding carrier element can be solid. Conceivable, however, it is also possible that the support member is at least partially formed as an at least one cavity ⁇ limit of the hollow body.
  • the hollow body as keptbil ⁇ finished carrier element can THEREFORE one or more, optionally communicating with each other, delimit cavities.
  • the at least one or a particular cavity may be defined by a cooling fluid, i. a cooling liquid, e.g. Water, or a cooling gas, e.g. cooled carbon dioxide,
  • a cooling fluid i. a cooling liquid, e.g. Water
  • a cooling gas e.g. cooled carbon dioxide
  • the carrier element res ⁇ pective on this applied carbon structures can therefore be well cooled, which may be appropriate in view of certain operating conditions of the device according to the invention. Cooling makes it possible, in particular, to increase the so-called “engineering current density", ie the current carrying capacity relative to the entire cross section of the device.
  • a concrete embodiment of a carrier element may e.g. a flexible textile tape, a rope or a pipe.
  • At least one electrically and / or thermally conductive contact element can be arranged on at least one carbon structure for electrical and / or thermal contacting with at least one third object.
  • clamping and / or pressing contacts where appropriate intermediate layers made of electrically conductive or thermally conductive materials, such as, for example, Indium (alloys), can be provided.
  • a corresponding contacting e.g. be realized via electrically and / or thermally conductive adhesive or solder joints, sliding contacts, etc.
  • a respective contact element from coals ⁇ cloth or carbon compounds or on carbon or carbon compounds is formed based or which in- se.
  • the contact element may therefore be formed, for example, from graphite or comprise graphite.
  • the contact element comprises those carbon structures which also form or comprise the conductor element, these being embedded in a structure formed, for example, from graphite.
  • Kohlenstoffstruktu ⁇ ren may have been embedded in a graphite block THEREFORE, for example during a sintering process.
  • the bias of the nanoscale carbon structures may be followed by biasing this before their combination into one textile ER, and therefore can prestressed, nanoscale carbon structures ⁇ be combined to form a fabric.
  • the bias of the nanoscale carbon structures can only take place in the state combined into a textile.
  • Fig. 1 shows a side view of a device 1 for Lei ⁇ th or transmitting electrical and / or thermal energy according to an embodiment of the invention.
  • the device 1 can therefore be present as a cable or line for conducting electrical energy, ie in particular electrical current, and / or thermal energy, ie in particular heat.
  • the device 1 has a conductor element 2.
  • the conductor ⁇ element 2 is formed of an electrically and thermally conductive material.
  • these are nanoska ⁇ celled carbon structures, in particular reindeer Kohlenstoffnanoröh-.
  • the nanoscale carbon structures are to a
  • the textile is a textile yarn.
  • the conductor element 2 is therefore as a textile yarn in front.
  • the textile yarn can be twisted ("twisted") at least in sections.
  • the conductor element 2 would therefore be present in this case as a textile tape.
  • a corresponding textile yarn and to a corresponding textile tape this or several such can be combined to form one, for example a fabric, knit or knit-like, flat textile body.
  • the conductor element 2 could therefore also be present as such a flat textile body.
  • Fig. 2 shows a perspective view of a device 1 according to another embodiment of the invention.
  • the device 1 here has a plurality of substantially parallel aligned conductor elements 2.
  • the conductor ⁇ elements 2 are contained in a matrix 3 and thus UNMIT ⁇ telbar embedded in a matrix material or immediately surrounded by a matrix material.
  • the matrix material is an electrically conductive, metallic material, i. e.g. around aluminum or copper.
  • the matrix material it is also conceivable for the matrix material to be a thermoset or thermoplastic plastic which is mixed, if appropriate, with electrically and / or thermally conductive particles.
  • the production of the apparatus 1 shown in FIG. 2 can take place, for example, via an extrusion process, in particular via a co-extrusion process. Equally is , see it, for example, conceivable, the device 1 by dipping or soaking the lead frames 2 in the matrix material ⁇ forth. Due to the textile structure of the respective Porterele ⁇ elements 2 an intimate and stable connection of this with the surrounding matrix material is possible. The textile structure of the conductor elements 2 thus takes into account the hitherto difficult formation of stable connections between metals, ie in particular aluminum and copper, and individually, ie not as textile, carbon structures that are present. Without a corresponding compound, the transition of electrical and / or thermal energy from corresponding carbon structures to the matrix material is severely hampered, which eliminates the promising possibilities of using nanoscale carbon structures.
  • Fig. 3 shows a longitudinal sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention.
  • the conductor elements 2 here in a receiving space 4 of a tubular or sleeve-like receiving element 5.
  • the receiving element 5 may be made in several parts.
  • Recording element can therefore be formed from several noteselementseg ⁇ elements, which are connected to form the dividendele ⁇ element 5 together.
  • the principle also as a support structure to erachtende receiving member 5, ie, for example, formed of an electrically conductive, metalli ⁇ rule receiving element material of aluminum or copper.
  • electrically conductive plastics are conceivable.
  • the device 1 can be produced, for example, by introducing the conductor elements 2 into the receiving element-side receiving space 4.
  • Ferti ⁇ supply technically the device 1 can be manufactured in such a way so that a loose in a corresponding receiving member 5 is mounted conductor element 2 is extruded.
  • extrusion is, in particular by a
  • Cross-section reduction formed a press or crimp, which the conductor element 2 over its entire length non-positively and positively with the receiving element 5 ver ⁇ binds.
  • the dimensions of the receiving element 5 are so to currency ⁇ len, that the textile structure of the conductor element 2 is not damaged during the extrusion.
  • the conductor element 2 formed from the carbon structures combined to form a textile must not break. Similarly, it must not be stretched so far that no required for the conduction of electrical and / or thermal energy cross section remains.
  • the gap space may be formed between the conductor element 2 and to the receiving space 4 delimiting walls of the receiving member 5 also extend perpendicularly to the longitudinal axis of the conductor element 2 ⁇ the gap space may be formed.
  • the gap can at least in sections with electrically or thermally conductive or electrically or thermally insulating materials, ie, for example, be filled with metals, plastics, ceramics or glasses. It is also conceivable that a certain positive or negative pressure is applied in such a gap. Through the gap space, a cooling fluid can likewise be conducted for cooling the conductor element 2 or the device 1.
  • Fig. 4 shows a longitudinal sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention.
  • a central region of the device 1 there is no continuous, but discontinuous or discre ⁇ electric as well as thermal contact between the conductor element 2 and the receiving space 4 bounding walls of the receiving element 5 ,
  • ⁇ cut as a discontinuous contact area between the conductor element 2 and to the receiving space 4 delimiting walls of the receiving element.
  • contact elements 6 are provided here.
  • the contact elements 6 are arranged at certain positio ⁇ NEN the longitudinal axis of the conductor element 2, and it ⁇ extend radially between the conductor element 2 and to the receiving space 4 delimiting walls of the receiving element. 5
  • the contact elements 6 may be formed of nanoscale carbon ⁇ structures or include such. Specifically, corresponding contact elements 6 of tubular carbon ⁇ material structures which, for example in the context of a sintering process, have been embedded in a graphite block, be formed. It is conceivable to embed also corresponding contact elements 6 in Kera ⁇ mix or metallic materials.
  • Fig. 5 shows a longitudinal sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention.
  • the conductor element 2 is here largely exposed.
  • the respective free ends of the conductor element 2 are connected both electrically and thermally conductively with terminal-like contact elements 6, so-called clamping contacts.
  • Fig. 6 shows a cross-sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention.
  • the conductor element 2 is not a textile yarn but a flat textile body in the form of a woven fabric.
  • the conductor element 2 is here on the outer peripheral side on a
  • Carrier element 7 applied.
  • the application involves a stable, i. realized by means of cohesive fastening techniques, attachment of the conductor element 2 on the carrier element 7.
  • the attachment can therefore be realized via an adhesive or solder joint.
  • electrically as well as thermally conductive adhesive or solder are used.
  • the carrier element 7 is designed as a hollow body, ie it defines a cavity 8. Due to the circular cross-section, the carrier element 7 is therefore a tube.
  • the cavity 8 is of a cooling fluid, ie a cooling liquid, such as. As water, or a cooling gas, such as cooled carbon dioxide, flows through.
  • the carrier element 7 or the Lei ⁇ terelement 2 applied to this can be cooled accordingly.
  • Fig. 7 shows a cross-sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention.
  • the support element 7 is designed here massively, that it be ⁇ borders no cavity 8.
  • the support element 7 can be, for example THEREFORE around a pole. It would also be possible an embodiment of the carrier element 7 as a flexible textile tape or rope.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view of a device 1 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • a plurality of conductor elements 2 introduced into a respective receiving element 5 (cf., the embodiment shown in FIG.
  • corresponding conductor elements 2, z. B. in the manner of a braided rope, be twisted into each other.
  • a desired cross section and thus a desired electrical as well as thermal carrying capacity of the device 1 can be realized by a suitable number of corresponding conductor elements 2.
  • FIG. 8 it can be shown that in principle several of the embodiments of the device 1 shown in the figures can be combined to form an electrical or thermal conductor.
  • the nanoscale carbon structures can be mechanically biased. Accordingly, a tensile force can be applied to the nanoscale carbon structures, which causes an increase in the electrical or thermal conductivity.
  • the electrical as well as the thermal properties of the conductor elements 2 or of the device 1 can be influenced in a targeted manner overall.
  • the following advantages are provided by the principle according to the invention: Lower heating can be achieved for the same cross section of the device 1, ie for the same conductor cross section. Accordingly, the conductor cross-section can be reduced with the same loss-performance-induced heating of the device 1. In addition, a reduction in the cross-section of the conductor leads to extended application-related "design freedoms".

Abstract

The invention concerns a device (1) for conducting electrical and/or thermal energy and comprises at least one electrically and/or thermally conductive conducting element (2), said at least one conducting element (2) being formed from nanoscale carbon structures combined to form at least one textile material, or comprising nanoscale carbon structures combined to form at least one textile material.

Description

Beschreibung description
Vorrichtung zum Leiten von elektrischer und/oder thermischer Energie Device for conducting electrical and / or thermal energy
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Leiten von elektrischer und/oder thermischer Energie, aufweisend wenigstens ein elektrisch und/oder thermisch leitfähiges Leiterelement. Bei derartigen Vorrichtungen handelt es sich z.B. um elektrische Leitungen. An derartige Vorrichtungen werden, insbesondere im Bereich von Hochstromanwendungen, stetig wachsende Anforderungen gestellt: So werden z.B. hohe Stromtragfähigkeiten, worunter der maximale Stromfluss bezogen auf die Querschnittsfläche zu verste¬ hen ist, gefordert. Hohe Stromtragfähigkeiten ermöglichen einen geringeren Materialaufwand und erweitern so die „De¬ signfreiheiten" von jeweilige Vorrichtungen implementierenden Anwendungen. The invention relates to a device for conducting electrical and / or thermal energy, comprising at least one electrically and / or thermally conductive conductor element. Such devices are, for example, electrical lines. Be of such devices in particular in the range of high power applications, placed ever increasing requirements: Thus, for example, high current capabilities, by which the maximum current flow is related to the cross-sectional area to verste ¬ hen demanded. High current carrying capacities allow a lower cost of materials and thus extend the "De ¬ Signfreiheiten" of respective devices implementing applications.
Daneben werden geringe Verlustleistungen gefordert, d.h. der elektrische Widerstand der entsprechenden Vorrichtungen zugehörigen Leiterelemente sollte möglichst klein sein. Im Hin- blick auf die Querschnittsfläche entsprechender Leiterelemente und den damit verbundenen Materialaufwand sollten die Lei¬ terelemente sonach einen möglichst geringen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen. Gleichermaßen werden gute mechanische Eigenschaften sowie ein geringes Gewicht gefordert, um derartige Vorrichtungen in me¬ chanisch hoch beanspruchenden Anwendungen, wie z.B. als Oberleitung für Schienenfahrzeuge, in Schaltanlagen sowie in mobilen Anwendungen, wie z.B. in mobilen Elektromotoren, mobi- len Schalteinrichtungen etc., einsetzen zu können. Analoge Anforderungen werden an Vorrichtungen zum Leiten von thermischer Energie, d.h. Wärme, wie z.B. Heiz- oder Wärmeleitungen, gestellt. Bisher werden die Leiterelemente derartiger Vorrichtungen üblicherweise aus Metallen, d.h. insbesondere Aluminium, Kupfer oder entsprechenden Legierungen, gebildet. Diese Materialen genügen den vorgenannten Anforderungen in der Regel nicht oder nur zum Teil. In addition, low power losses are required, ie the electrical resistance of the corresponding devices associated conductor elements should be as small as possible. With a view to the cross-sectional area corresponding conductor elements and the associated cost of materials should Lei ¬ terelemente THEREFORE have a very low electrical resistivity. Similarly, good mechanical properties and light weight are demanded to such devices in me ¬ mechanically high-demanding applications, such as, use as an overhead line for railway vehicles, in switchgear and in mobile applications, such as etc. in mobile electric motors, mobile switching devices to be able to. Analogous requirements are placed on devices for conducting thermal energy, ie heat, such as heating or heat pipes. So far, the conductor elements of such devices are usually made of metals, ie in particular aluminum, copper or corresponding alloys. These materials usually do not meet the aforementioned requirements or only partially.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbes¬ serte Vorrichtung zum Leiten von elektrischer und/oder thermischer Energie anzugeben. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genann¬ ten Art gelöst, welche sich erfindungsgemäß dadurch auszeich¬ net, dass das wenigstens eine Leiterelement aus zu wenigstens einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen gebildet ist oder zu wenigstens einem Textil zusammen- gefasste nanoskalige Kohlenstoffstrukturen umfasst. The invention is therefore based on the object of specifying a verbes ¬ serte device for conducting electrical and / or thermal energy. The object is achieved by a device of the genann ¬ th kind that is inventively characterized auszeich ¬ net, that the at least one conductor element is made of combined to form at least one textile nanoscale carbon structures formed or comprises at least a textile together aggregated nanoscale carbon structures.
Das erfindungsgemäße Prinzip betrifft eine besondere Vorrich¬ tung zum Leiten bzw. Übertragen von elektrischer Energie, d.h. insbesondere elektrischem Strom, und/oder thermischer Energie, d.h. insbesondere Wärme. Konkret kann die Vorrich¬ tung sonach z.B. als ein elektrisch leitfähiges Kabel bzw. Kontaktelement und/oder ein thermisch leitfähiges Kabel bzw. Kontaktelement ausgebildet sein bzw. ein solches umfassen. Die Vorrichtung weist wenigstens ein elektrisch bzw. thermisch leitfähiges Leiterelement auf. Das Leiterelement ist also strukturell derart ausgebildet, dass es elektrisch leit¬ fähige bzw. thermisch leitfähige Eigenschaften aufweist. Das Leiterelement weist einen besonderen strukturellen Aufbau auf, als es aus zu wenigstens einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen gebildet ist oder zu wenigstens einem Textil zusammengefasste nanoskalige Kohlen- Stoffstrukturen umfasst. Ein entsprechendes Leiterelement ist sonach als Textil ausgebildet bzw. umfasst ein Textil. The principle of the invention relates to a special Vorrich ¬ device for conducting or transmitting electrical energy, ie in particular electrical current, and / or thermal energy, ie in particular heat. Specifically, the Vorrich ¬ tung may be formed or include such THEREFORE, for example, as an electrically conductive cable or contact member and / or a thermally conductive cables or contact element. The device has at least one electrically or thermally conductive conductor element. The conductor element is thus formed structurally in such a way that it comprises electrically routing ¬ enabled or thermally conductive properties. The conductor element has a special structural design, as it is formed from nano-scale carbon structures combined to form at least one textile or nanoscale carbon fibers combined to form at least one textile. Includes fabric structures. A corresponding ladder element is therefore formed as a textile or comprises a textile.
Entsprechende Textilien können z.B. Textilgarne oder Textil- bänder sein. Die zu einem Textil zusammengefassten nanoskali- gen Kohlenstoffstrukturen können sonach wenigstens teilweise zu wenigstens einem Textilgarn zusammengefasst sein. Die Tex¬ tilgarne können zumindest abschnittsweise in sich verdreht („getwistet") sein. Alternativ oder ergänzend können die zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen wenigstens teilweise zu wenigstens einem Textilband zu¬ sammengefasst sein. Mithin können entsprechende Leiterelemente zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als Textil¬ garne oder Textilbänder vorliegen bzw. solche umfassen. Corresponding textiles may be textile yarns or textile tapes, for example. The nanoscale carbon structures combined to form a textile can therefore be at least partially combined to form at least one textile yarn. The Tex ¬ tilgarne can at least partially turned inside ( "twisted") in. Alternatively or additionally, the aggregated into a textile nanoscale carbon structures can at least partially be at least a textile band ¬ summarized. Thus, corresponding conductor elements may at least partially, in particular completely, as Textile ¬ yarns or textile tapes are present or include such.
Die zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen weisen in der Variante des Textilgarns in der Regel rundliche und in der Variante des Textilbands in der Regel viereckige, insbesondere rechteckige, Querschnitte auf. Der Querschnitt der zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen ist insbesondere im Hinblick auf eine konkrete Anwendung der Vorrichtung zu wählen. In the variant of the textile yarn, the nanoscale carbon structures combined to form a textile usually have roundish and, in the variant of the textile tape, generally quadrangular, in particular rectangular, cross sections. The cross section of the nanoscale carbon structures combined to form a textile is to be selected in particular with regard to a concrete application of the device.
Es ist im Weiteren denkbar, dass aus wenigstens einem ent- sprechenden Textilgarn, insbesondere mehreren Textilgarnen, und/oder wenigstens einem entsprechenden Textilband, insbe¬ sondere mehreren Textilbändern, wenigstens ein, insbesondere gewebe-, gewirke- oder gestrickartiger, Textilkörper gebildet ist. Entsprechende Textilgarne oder Textilbänder können so- nach zu textilen Flächengebilden weiterverarbeitet sein, was im Hinblick auf bestimmte Anwendungen der Vorrichtung zweckmäßig sein kann. Mithin können entsprechende Leiterelemente auch als Textilkörper vorliegen bzw. solche umfassen. Unter nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen sind insbesondere so genannte Kohlenstoffnanoröhren (engl, carbon nanotubes, kurz CNT) zu verstehen. Mithin liegen die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen typischerweise in röhrenförmigen Strukturen vor bzw. sind als solche ausgebildet. Gleichermaßen ist es jedoch denkbar, dass die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen in anderen, d.h. z.B. kugeligen, Strukturen vorliegen bzw. als solche ausgebildet sind. Bei den nanoskaligen Kohlen- stoffstrukturen kann es sich sonach z.B. auch um Fullerene handeln . It is conceivable in addition, that is formed of at least one corresponding textile yarn, in particular a plurality of textile yarns, and / or at least one corresponding textile band, in particular ¬ sondere plurality of fabric bands, at least one, in particular wovens, knits or knitted fabric-like, textile body. Corresponding textile yarns or textile tapes can subsequently be further processed into textile fabrics, which may be expedient with regard to certain applications of the apparatus. Consequently, corresponding conductor elements can also be present as textile bodies or comprise such. Nanoscale carbon structures are to be understood in particular as so-called carbon nanotubes (CNTs). Thus, the nanoscale carbon structures are typically in tubular structures before or are designed as such. Equally, however, it is conceivable that the nanoscale carbon structures are present in other, ie, for example spherical, structures or are formed as such. The nanoscale carbon structures may therefore also be fullerenes, for example.
Der Begriff „nanoskalig" deutet auf die Abmessungen bzw. Mo¬ lekülgröße der zu entsprechenden Textilien zusammenzufassen- den Kohlenstoffstrukturen hin, welche typischerweise in einem Bereich zwischen 1 und 100 nm liegen. Selbstverständlich sind Ausnahmen, insbesondere nach oben, denkbar. The term "nanoscale" indicates the dimensions or Mo ¬ lekülgröße the textiles to corresponding zusammenzufassen- the carbon structures towards which typically are in a range between 1 and 100 nm. Of course, exceptions, in particular upward, conceivable.
Im Weiteren ist unter einer „Kohlenstoffstruktur" stets eine zu wenigstens einem Textil zusammengefasste nanoskalige Koh¬ lenstoffstruktur zu verstehen. Dabei gilt, dass eine entspre¬ chende Kohlenstoffstruktur grundsätzlich als Textilgarn, Tex- tilband oder entsprechender Textilkörper vorliegen kann. Die Verwendung entsprechender Kohlenstoffstrukturen im Zusammenhang mit der Ausbildung entsprechender Leiterelemente bedingt eine Reihe von Vorteilen, insbesondere im Hinblick auf die eingangs genannten, an entsprechende Vorrichtungen ge¬ stellten Anforderungen. In addition, an at least summarized a textile nanoscale Koh ¬ lenstoffstruktur is under a "carbon structure" means always. In this case, the use of corresponding carbon structures is considered that a entspre ¬ sponding carbon structure basically tilband as a textile yarn, textile or may be a corresponding textile body. Related With the formation of corresponding conductor elements requires a number of advantages, in particular with regard to the above-mentioned, to corresponding devices ge ¬ presented requirements.
So bieten entsprechende Kohlenstoffstrukturen insbesondere sehr hohe elektrische wie auch thermische Leitfähigkeiten, d.h. umgekehrt sehr geringe elektrische wie auch thermische Widerstände. Außerdem zeigen entsprechende Kohlenstoffstruk- turen einen geringen Widerstandstemperaturkoeffizienten sowie eine hohe chemische, mechanische, d.h. insbesondere die Zug¬ festigkeit betreffende, und thermische Stabilität. Daneben weisen entsprechende Kohlenstoffstrukturen bedingt durch ihre vergleichsweise geringe Dichte ein vergleichsweise geringes Gewicht auf. Alles in allem ist durch das erfindungsgemäße Prinzip sonach eine verbesserte Vorrichtung zum Leiten von elektrischer und/oder thermischer Energie realisiert. Im Weiteren werden beispielhafte Ausführungsformen der Vorrichtung im Einzelnen näher dargestellt. Neben der Ausführungsform, gemäß welcher die Vorrichtung wenigstens ein zumindest abschnittsweise freiliegend vorliegendes Leiterele¬ ment umfasst, bestehen insbesondere folgende Ausführungsfor- men: For example, corresponding carbon structures offer very high electrical as well as thermal conductivities, ie conversely very low electrical as well as thermal resistances. Also show corresponding structures Kohlenstoffstruk- a low resistance temperature coefficient and a high chemical, mechanical, ie in particular the train ¬ strength in question, and thermal stability. In addition, corresponding carbon structures have a comparatively low weight due to their comparatively low density. All in all, an improved device for conducting electrical and / or thermal energy is realized by the principle according to the invention. In the following, exemplary embodiments of the device will be described in greater detail. In addition to the embodiment in which the device comprises at least one at least partially exposed vorliegendes Leiterele ¬ ment, are in particular the following Ausführungsfor- men:
So ist es beispielsweise denkbar, dass die Kohlenstoffstruk¬ turen zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in einer durch wenigstens ein Matrixmaterial gebildeten Matrix eingebettet bzw. enthalten sind. Das Matrixmaterial umgibt die Kohlenstoffstrukturen dabei unmittelbar. Die Matrix kann als ein Schutz der Kohlenstoffstrukturen gegenüber, insbesondere mechanischen, Beanspruchungen dienen. Als entsprechende Matrixmaterialien kommen sowohl elektrisch leitfähige als auch elektrisch isolierende Materialien in Frage. Bei einem elektrisch leitfähigen Matrixmaterial kann es sich z.B. um ein Metall oder eine Metalllegierung handeln, wobei lediglich beispielhaft auf Aluminium oder Kupfer bzw. entsprechende Legierungen verwiesen wird. Ein elektrisch leitfähiges Matrixmaterial kann selbstverständlich auch ein elektrisch leitfähig ausgebildeter Kunststoff sein. Bei einem elektrisch isolierenden Matrixmaterial kann es sich z.B. um einen duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff han- dein, wobei lediglich beispielhaft auf duroplastische Epoxid¬ harze verwiesen wird. So it is for example conceivable that the carbon structural ¬ structures at least partially, in particular completely embedded in a matrix material formed by at least one matrix or contained. The matrix material surrounds the carbon structures directly. The matrix can serve as a protection of the carbon structures, in particular mechanical, stresses. Suitable matrix materials include both electrically conductive and electrically insulating materials. An electrically conductive matrix material may be, for example, a metal or a metal alloy, reference being made, by way of example only, to aluminum or copper or corresponding alloys. An electrically conductive matrix material can of course also be an electrically conductive plastic. In an electrically insulating matrix material, for example, it may Han your is a thermosetting or thermoplastic resin, wherein only exemplary referenced thermosetting epoxy resins ¬.
Gleichermaßen ist es denkbar, dass die Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in einem Aufnahmeraum eines durch wenigstens ein Aufnahmeelementmate¬ rial gebildeten Aufnahmeelements aufgenommen sind. Die Koh¬ lenstoffstrukturen können mittels eines entsprechenden Aufnahmeelements sonach gekapselt vorliegen. Bei einem derarti- gen Aufnahmeelement kann es sich z.B. um ein rohr-, hüllen- oder hülsenartiges Bauteil handeln. Likewise, it is conceivable that the carbon structures are accommodated at least in sections, in particular completely, in a receiving space of a receiving element formed by at least one receiving element material . The Koh ¬ lenstoffstrukturen THEREFORE may be encapsulated by a corresponding receptacle element. In such a The receiving element may be, for example, a tubular, sheath or sleeve-like component.
Das Aufnahmeelement kann aus einem elektrisch leitfähigen, elektrisch isolierenden oder halbleitenden Aufnahmeelementma terial gebildet sein. Auch in diesem Zusammenhang wird insbe sondere auf Metalle und Kunststoffe verwiesen. Daneben sind zur Ausbildung des Aufnahmeelements jedoch auch andere Mate¬ rialien bzw. Materialgruppen, wie z.B. Gläser und Keramiken, denkbar . The receiving element may be formed from an electrically conductive, electrically insulating or semiconducting Aufnahmeelementma material. Also in this context, particular reference is made to metals and plastics. In addition, however are the formation of the receiving element, other mate ¬ rials or material groups, such as glasses and ceramics, conceivable.
Das Aufnahmeelement kann die Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise umschließen, wobei es diese unmittelbar kon¬ taktiert. Mithin kann zwischen den den Aufnahmeraum begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements und den Kohlenstoffstrukturen ein unmittelbarer, insbesondere elektrisch bzw. thermisch leitfähiger, Kontakt bestehen. The receiving element may be at least partially enclose the carbon structures, wherein these immediately ¬ taktiert kon. Consequently, there can be a direct, in particular electrically or thermally conductive, contact between the walls of the receiving element delimiting the receiving space and the carbon structures.
Denkbar ist es jedoch auch, dass zwischen den Aufnahmeraum begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements und den nanoskalige Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise wenigstens ein Spaltraum gebildet ist. Der Aufnahmeraum bzw. der Spaltraum kann dabei zumindest abschnittsweise mit einem beliebi¬ gen festen, flüssigen oder gasförmigen Füllmaterial befüllt sein. Dabei ist es auch, gegebenenfalls ergänzend, möglich, dass in dem Aufnahmeraum bzw. Spaltraum ein bestimmtes Druck niveau, d.h. insbesondere ein Über- oder Unterdruck, anliegt Der Aufnahmeraum bzw. Spaltraum kann daher auch evakuiert sein . However, it is also conceivable that at least in sections at least one gap is formed between the receiving space delimiting walls of the receiving element and the nanoscale carbon structures. The receiving space or gap space can be at least partially filled with a beliebi ¬ gen solid, liquid or gaseous fill material. It is also possible, if appropriate, possible that in the receiving space or gap a certain pressure level, ie in particular an overpressure or underpressure, is applied The receiving space or gap can therefore also be evacuated.
Eine, sofern gewünschte, elektrische und/oder thermische Kon taktierung zwischen den Kohlenstoffstrukturen und dem Aufnah meelement kann sonach auf unterschiedliche Weise realisiert sein. Einerseits ist es möglich, dass zumindest abschnitts¬ weise, insbesondere vollständig, kontinuierlich verlaufende elektrisch und/oder thermisch leitfähige Kontaktbereiche zwi sehen den Kohlenstoffstrukturen und dem Aufnahmeelement ausgebildet sind. Andererseits ist es denkbar, dass zumindest abschnittsweise diskontinuierlich verlaufende elektrisch und/oder thermisch leitfähige Kontaktbereiche zwischen den Kohlenstoffstrukturen und dem Aufnahmeelement ausgebildet sind. Die Kontaktbereiche können in diesem Fall z.B. über be¬ zogen auf die Längsachse des wenigstens einen Leiterelements axial verteilte, sich zwischen den Kohlenstoffstrukturen und den den Aufnahmeraum begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements erstreckende Kontaktstege gebildet sein. One, if desired, electrical and / or thermal con taktierung between the carbon structures and the Aufnah meelement can therefore be realized in different ways. On the one hand, it is possible that at least sections ¬ wise, in particular completely, continuously extending electrically and / or thermally conductive contact areas between see the carbon structures and the receiving element are formed. On the other hand, it is conceivable that at least are formed in sections discontinuously extending electrically and / or thermally conductive contact areas between the carbon structures and the receiving element. The contact areas can ¬ attracted to the longitudinal axis of the at least one conductor element distributed axially, to be formed between the carbon structures and the receiving space limiting walls of the receiving member extending contact webs in this case eg be.
Neben der vorstehend beschriebenen Aufnahme entsprechender Kohlenstoffstrukturen in ein Aufnahmeelement ist es auch möglich, dass die Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittswei¬ se auf ein Trägerelement aufgebracht sind. Die Kohlenstoff¬ strukturen können sonach z.B. auf einer freiliegenden Außenfläche eines Trägerelements aufgebracht sein. Die Aufbringung beinhaltet eine stabile, d.h. vermittels form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssiger Befestigungstechniken realisierte, Befestigung der Kohlenstoffstrukturen auf dem Trägerelement . In addition to the above-described receiving corresponding carbon structures in a receiving element, it is also possible that the carbon structures are at least abschnittswei ¬ se applied to a carrier element. The carbon ¬ structures may be applied, for example, THEREFORE on an exposed outer surface of a support member. The application includes a stable, ie realized by means of positive and / or positive and / or cohesive fastening techniques, attachment of the carbon structures on the support element.
Bedingt durch deren textile Struktur kann das Trägerelement sonach z.B. abschnittsweise mit den Kohlenstoffstrukturen umwickelt sein. Eine Befestigung der Kohlenstoffstrukturen auf dem Trägerelement kann z.B. über Kleben, Klemmen oder Löten erfolgen . Due to their textile structure, the carrier element can accordingly be wrapped in sections with the carbon structures. An attachment of the carbon structures on the support element can e.g. via gluing, clamping or soldering.
Ein entsprechendes Trägerelement kann massiv ausgeführt sein. Denkbar ist es jedoch auch, dass das Trägerelement zumindest abschnittsweise als ein wenigstens einen Hohlraum begrenzen¬ der Hohlkörper ausgebildet ist. Das als Hohlkörper ausgebil¬ dete Trägerelement kann sonach einen oder mehrere, gegebenenfalls miteinander kommunizierende, Hohlräume begrenzen. A corresponding carrier element can be solid. Conceivable, however, it is also possible that the support member is at least partially formed as an at least one cavity ¬ limit of the hollow body. The hollow body as ausgebil ¬ finished carrier element can THEREFORE one or more, optionally communicating with each other, delimit cavities.
Der wenigstens eine oder ein bestimmter Hohlraum kann von einem Kühlfluid, d.h. einer Kühlflüssigkeit, wie z.B. Wasser, oder einem Kühlgas, wie z.B. gekühltes Kohlendioxid, The at least one or a particular cavity may be defined by a cooling fluid, i. a cooling liquid, e.g. Water, or a cooling gas, e.g. cooled carbon dioxide,
durchströmbar oder durchströmt sein. Das Trägerelement res¬ pektive die auf diesem aufgebrachten Kohlenstoffstrukturen können sonach gut gekühlt werden, was im Hinblick auf bestimmte Betriebsbedingungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßig sein kann. Durch eine Kühlung lässt sich insbesondere die so genannte „Engineering Stromdichte", d.h. die Stromtragfähigkeit bezogen auf den gesamten Querschnitt der Vorrichtung, erhöhen. be flowed through or flowed through. The carrier element res ¬ pective on this applied carbon structures can therefore be well cooled, which may be appropriate in view of certain operating conditions of the device according to the invention. Cooling makes it possible, in particular, to increase the so-called "engineering current density", ie the current carrying capacity relative to the entire cross section of the device.
Eine konkrete Ausführungsform eines Trägerelements kann z.B. ein flexibles Textilband, ein Seil oder ein Rohr sein. A concrete embodiment of a carrier element may e.g. a flexible textile tape, a rope or a pipe.
Ganz allgemein gilt, dass die die Leiterelemente der Vorrich¬ tung bildenden Kohlenstoffstrukturen mit elektrischen Generally speaking, that the conductor elements of the Vorrich ¬ tung forming carbon structures with electrical
und/oder thermischen Kontaktelementen kontaktiert sein können. Mithin kann an wenigstens einer Kohlenstoffstruktur wenigstens ein elektrisch und/oder thermisch leitfähiges Kon- taktelement zur elektrischen und/oder thermischen Kontaktie- rung mit wenigstens einem Drittgegenstand angeordnet sein. and / or thermal contact elements can be contacted. Consequently, at least one electrically and / or thermally conductive contact element can be arranged on at least one carbon structure for electrical and / or thermal contacting with at least one third object.
In diesem Zusammenhang ist insbesondere auf Klemm- und/oder Presskontakte zu verweisen, wobei gegebenenfalls Zwischen- schichten aus elektrisch leitfähigen bzw. thermisch leitfähigen Materialien, wie z.B. Indium ( legierungen) , vorgesehen sein können. Gleichermaßen kann eine entsprechende Kontaktie- rung z.B. über elektrisch und/oder thermisch leitfähige Klebe- bzw. Lötverbindungen, Schleifkontakte etc. realisiert sein. In this connection, reference should be made, in particular, to clamping and / or pressing contacts, where appropriate intermediate layers made of electrically conductive or thermally conductive materials, such as, for example, Indium (alloys), can be provided. Likewise, a corresponding contacting, e.g. be realized via electrically and / or thermally conductive adhesive or solder joints, sliding contacts, etc.
Zweckmäßig ist ein entsprechendes Kontaktelement aus Kohlen¬ stoff bzw. KohlenstoffVerbindungen bzw. auf Kohlenstoff bzw. KohlenstoffVerbindungen basierend gebildet oder umfasst die- se . Das Kontaktelement kann sonach z.B. aus Graphit gebildet sein oder Graphit umfassen. Insbesondere ist es denkbar, dass das Kontaktelement diejenigen Kohlenstoffstrukturen, welche auch das Leiterelement bilden bzw. umfasst, umfasst, wobei diese in einer, z.B. aus Graphit gebildeten, Struktur einge- bettet sind. Konkret können entsprechende Kohlenstoffstruktu¬ ren sonach, etwa im Rahmen eines Sinterprozesses, in einen Graphitblock eingebettet worden sein. Mit dem Zweck die elektrische bzw. thermische Leitfähigkeit der Kohlenstoffstrukturen und somit der Vorrichtung gezielt zu beeinflussen, kann es vorgesehen sein, dass die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen mechanisch vorgespannt sind. An den nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen liegt sonach eine bestimmte Zugkraft an, welche in der Regel eine Erhöhung der elek¬ trischen bzw. thermischen Leitfähigkeit bedingt. Die Vorspannung der nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen kann durch Vorspannen dieser vor deren Zusammenfassen zu einem Textil er- folgen, mithin können vorgespannte, nanoskalige Kohlenstoff¬ strukturen zu einem Textil zusammengefasst sein. Alternativ kann die Vorspannung der nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen erst in dem zu einem Textil zusammengefassten Zustand erfolgen . Conveniently, a respective contact element from coals ¬ cloth or carbon compounds or on carbon or carbon compounds is formed based or which in- se. The contact element may therefore be formed, for example, from graphite or comprise graphite. In particular, it is conceivable that the contact element comprises those carbon structures which also form or comprise the conductor element, these being embedded in a structure formed, for example, from graphite. Concretely appropriate Kohlenstoffstruktu ¬ ren may have been embedded in a graphite block THEREFORE, for example during a sintering process. For the purpose of selectively influencing the electrical or thermal conductivity of the carbon structures and thus of the device, provision may be made for the nanoscale carbon structures to be mechanically prestressed. At the nanoscale carbon structures is therefore due to a certain tensile force, which usually causes an increase in elec ¬ cal or thermal conductivity. The bias of the nanoscale carbon structures may be followed by biasing this before their combination into one textile ER, and therefore can prestressed, nanoscale carbon structures ¬ be combined to form a fabric. Alternatively, the bias of the nanoscale carbon structures can only take place in the state combined into a textile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Fig. 1 - 8 jeweils eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Further advantages, features and details of the invention ¬ follow from the following described embodiments and from the drawing. 1 to 8 each show a device according to an embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Lei¬ ten bzw. Übertragen von elektrischer und/oder thermischer Energie gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung 1 kann daher als Kabel oder Leitung zum Leiten von elektrischer Energie, d.h. insbesondere elektrischem Strom, und/oder thermischer Energie, d.h. insbesondere Wärme, vorliegen . Fig. 1 shows a side view of a device 1 for Lei ¬ th or transmitting electrical and / or thermal energy according to an embodiment of the invention. The device 1 can therefore be present as a cable or line for conducting electrical energy, ie in particular electrical current, and / or thermal energy, ie in particular heat.
Die Vorrichtung 1 weist ein Leiterelement 2 auf. Das Leiter¬ element 2 ist aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material gebildet. Konkret handelt es sich dabei um nanoska¬ lige Kohlenstoffstrukturen, insbesondere Kohlenstoffnanoröh- ren. Die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen sind zu einemThe device 1 has a conductor element 2. The conductor ¬ element 2 is formed of an electrically and thermally conductive material. In concrete terms, these are nanoska ¬ celled carbon structures, in particular reindeer Kohlenstoffnanoröh-. The nanoscale carbon structures are to a
Textil zusammengefasst . Bei dem Textil handelt es sich um ein Textilgarn. Das Leiterelement 2 liegt sonach als Textilgarn vor. Das Textilgarn kann zumindest abschnittsweise in sich verdreht („getwistet") sein. Textile summarized. The textile is a textile yarn. The conductor element 2 is therefore as a textile yarn in front. The textile yarn can be twisted ("twisted") at least in sections.
Denkbar wäre es auch, die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zu einem Textil in Form eines Textilbands zusammenzufassen. Das Leiterelement 2 läge in diesem Fall demzufolge als Tex- tilband vor. It would also be conceivable to combine the nanoscale carbon structures to form a textile in the form of a textile band. The conductor element 2 would therefore be present in this case as a textile tape.
Sowohl bezüglich eines entsprechenden Textilgarns als auch bezüglich eines entsprechenden Textilbands gilt, dass dieses bzw. mehrere solcher zu einem, beispielsweise gewebe-, gewir- ke- oder gestrickartigen, flächigen Textilkörper zusammenge- fasst sein können. Das Leiterelement 2 könnte demzufolge auch als ein solcher flächiger Textilkörper vorliegen. With regard both to a corresponding textile yarn and to a corresponding textile tape, this or several such can be combined to form one, for example a fabric, knit or knit-like, flat textile body. The conductor element 2 could therefore also be present as such a flat textile body.
Selbstverständlich ist es möglich, dass die Vorrichtung 1 entgegen der in Fig. 1 gezeigten Darstellung mehrere, der beschriebenen, d.h. gegebenenfalls auch unterschiedlicher, Leiterelemente 2 aufweist. Of course, it is possible that the device 1, contrary to the representation shown in Fig. 1, several, the described, i. possibly also different, conductor elements 2 has.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ersichtlich weist die Vorrichtung 1 hier mehrere, im Wesentlichen parallel ausgerichtete Leiterelemente 2 auf. Die Leiter¬ elemente 2 sind in einer Matrix 3 enthalten und somit unmit¬ telbar in ein Matrixmaterial eingebettet bzw. unmittelbar von einem Matrixmaterial umgeben. Fig. 2 shows a perspective view of a device 1 according to another embodiment of the invention. As can be seen, the device 1 here has a plurality of substantially parallel aligned conductor elements 2. The conductor ¬ elements 2 are contained in a matrix 3 and thus UNMIT ¬ telbar embedded in a matrix material or immediately surrounded by a matrix material.
Bei dem Matrixmaterial handelt es sich um ein elektrisch leitfähiges, metallisches Material, d.h. z.B. um Aluminium oder Kupfer. Denkbar ist es jedoch auch, dass es sich bei dem Matrixmaterial um einen, gegebenenfalls mit elektrisch und/oder thermisch leitfähigen Partikeln, versetzten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff handelt. The matrix material is an electrically conductive, metallic material, i. e.g. around aluminum or copper. However, it is also conceivable for the matrix material to be a thermoset or thermoplastic plastic which is mixed, if appropriate, with electrically and / or thermally conductive particles.
Die Herstellung der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung 1 kann beispielsweise über einen Extrusionsprozess , insbesondere über einen Ko-Extrusionsprozess , erfolgen. Gleichermaßen ist es beispielsweise denkbar, die Vorrichtung 1 durch Tauchen oder Tränken der Leiterelemente 2 in dem Matrixmaterial her¬ zustellen . Bedingt durch die textile Struktur der jeweiligen Leiterele¬ mente 2 ist eine innige und stabile Verbindung dieser mit dem diese umgebenden Matrixmaterial möglich. Die textile Struktur der Leiterelemente 2 trägt sonach der bis dato schwierigen Ausbildung stabiler Verbindungen zwischen Metallen, d.h. ins- besondere Aluminium und Kupfer, und einzeln, d. h. nicht als Textil, vorliegenden Kohlenstoffstrukturen Rechnung. Ohne eine entsprechende Verbindung ist der Übergang von elektrischer und/oder thermischer Energie von entsprechenden Kohlenstoffstrukturen auf das Matrixmaterial stark behindert, was die an sich vielversprechenden Möglichkeiten des Einsatzes nanoskaliger Kohlenstoffstrukturen aufhebt. The production of the apparatus 1 shown in FIG. 2 can take place, for example, via an extrusion process, in particular via a co-extrusion process. Equally is , see it, for example, conceivable, the device 1 by dipping or soaking the lead frames 2 in the matrix material ¬ forth. Due to the textile structure of the respective Leiterele ¬ elements 2 an intimate and stable connection of this with the surrounding matrix material is possible. The textile structure of the conductor elements 2 thus takes into account the hitherto difficult formation of stable connections between metals, ie in particular aluminum and copper, and individually, ie not as textile, carbon structures that are present. Without a corresponding compound, the transition of electrical and / or thermal energy from corresponding carbon structures to the matrix material is severely hampered, which eliminates the promising possibilities of using nanoscale carbon structures.
Fig. 3 zeigt eine längsgeschnittene Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu den in den Fig. 1, 2 gezeigten Ausführungsbei¬ spielen befinden sich die Leiterelemente 2 hier in einem Aufnahmeraum 4 eines rohr- oder hülsenartigen Aufnahmeelements 5. Das Aufnahmeelement 5 kann mehrteilig ausgeführt sein. DasFig. 3 shows a longitudinal sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention. In contrast to the Ausführungsbei ¬ games shown in FIGS. 1, 2 here are the conductor elements 2 here in a receiving space 4 of a tubular or sleeve-like receiving element 5. The receiving element 5 may be made in several parts. The
Aufnahmeelement kann sonach aus mehreren Aufnahmeelementseg¬ menten gebildet sein, welche zur Ausbildung des Aufnahmeele¬ ments 5 miteinander verbunden werden. Das grundsätzlich auch als Stützstruktur zu erachtende Aufnahmeelement 5 ist aus einem elektrisch leitfähigen, metalli¬ schen Aufnahmeelementmaterial, d.h. z.B. aus Aluminium oder Kupfer, gebildet. Selbstverständlich sind auch in diesem Zusammenhang, z.B. durch Zugabe elektrisch leitfähiger Parti- kel, elektrisch leitfähig ausgebildete Kunststoffe denkbar. Die Herstellung der Vorrichtung 1 kann z.B. durch Einbringen der Leiterelemente 2 in den aufnahmeelementseitigen Aufnahmeraum 4 erfolgen. Recording element can therefore be formed from several Aufnahmeelementseg ¬ elements, which are connected to form the Aufnahmeele ¬ element 5 together. The principle also as a support structure to erachtende receiving member 5, ie, for example, formed of an electrically conductive, metalli ¬ rule receiving element material of aluminum or copper. Of course, also in this context, for example by adding electrically conductive particles, electrically conductive plastics are conceivable. The device 1 can be produced, for example, by introducing the conductor elements 2 into the receiving element-side receiving space 4.
In diesem Zusammenhang sind gleichermaßen Extrusionsprozesse, d. h. insbesondere Ko-Extrusionsprozesse, denkbar. Ferti¬ gungstechnisch kann die Vorrichtung 1 also derart hergestellt werden, dass ein in einem entsprechenden Aufnahmeelement 5 lose eingebrachtes Leiterelement 2 extrudiert wird. Im Rahmen der Extrusion wird, insbesondere durch eine In this context, equally extrusion processes, ie in particular co-extrusion processes, conceivable. Ferti ¬ supply technically the device 1 can be manufactured in such a way so that a loose in a corresponding receiving member 5 is mounted conductor element 2 is extruded. In the context of extrusion is, in particular by a
Querschnittsreduzierung, eine Press- bzw. Quetschverbindung ausgebildet, welche das Leiterelement 2 über seine gesamte Länge kraft- und formschlüssig mit dem Aufnahmeelement 5 ver¬ bindet . Cross-section reduction, formed a press or crimp, which the conductor element 2 over its entire length non-positively and positively with the receiving element 5 ver ¬ binds.
Durch eine solche Press- oder Quetschverbindung wird ebenso eine kontinuierliche elektrische wie auch thermische Kontak- tierung zwischen dem Leiterelement 2 und dem Aufnahmeelement 5, d.h. den den Aufnahmeraum 4 begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements 5, hergestellt. Es wird hier also ein kontinu¬ ierlicher Kontaktbereich zwischen dem Leiterelement 2 und den den Aufnahmeraum 4 begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements 5 ausgebildet . As a result of such a press or crimp connection, a continuous electrical as well as thermal contact is produced between the conductor element 2 and the receiving element 5, ie the walls of the receiving element 5 delimiting the receiving space 4. It is therefore here a continu ¬ ierlicher contact area between the conductor element 2 and to the receiving space 4 delimiting walls of the receiving member 5 is formed.
Die Abmessungen des Aufnahmeelements 5 sind dabei so zu wäh¬ len, dass die textile Struktur des Leiterelements 2 im Rahmen der Extrusion nicht beschädigt wird. Das aus den zu einem Textil zusammengefassten Kohlenstoffstrukturen gebildete Leiterelement 2 darf nicht reißen. Gleichermaßen darf dieses nicht so weit gedehnt werden, dass kein für die Leitung von elektrischer und/oder thermischer Energie erforderlicher Querschnitt verbleibt. The dimensions of the receiving element 5 are so to currency ¬ len, that the textile structure of the conductor element 2 is not damaged during the extrusion. The conductor element 2 formed from the carbon structures combined to form a textile must not break. Similarly, it must not be stretched so far that no required for the conduction of electrical and / or thermal energy cross section remains.
Alternativ zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kann zwischen dem Leiterelement 2 und den den Aufnahmeraum 4 begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements 5 auch ein sich senkrecht zu der Längsachse des Leiterelements 2 erstrecken¬ der Spaltraum gebildet sein. Der Spaltraum kann zumindest ab- schnittsweise mit elektrisch bzw. thermisch leitfähigen oder elektrisch bzw. thermisch isolierenden Materialien, d.h. z.B. mit Metallen, Kunststoffen, Keramiken oder Gläsern, gefüllt sein. Denkbar ist es auch, dass in einem solchen Spaltraum ein bestimmter Über- oder Unterdruck angelegt wird. Durch den Spaltraum kann gleichermaßen ein Kühlfluid zur Kühlung des Leiterelements 2 bzw. der Vorrichtung 1 geführt werden. Alternatively to that shown in Fig. 3 embodiment, between the conductor element 2 and to the receiving space 4 delimiting walls of the receiving member 5 also extend perpendicularly to the longitudinal axis of the conductor element 2 ¬ the gap space may be formed. The gap can at least in sections with electrically or thermally conductive or electrically or thermally insulating materials, ie, for example, be filled with metals, plastics, ceramics or glasses. It is also conceivable that a certain positive or negative pressure is applied in such a gap. Through the gap space, a cooling fluid can likewise be conducted for cooling the conductor element 2 or the device 1.
Fig. 4 zeigt eine längsgeschnittene Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt hier in einem mittigen Bereich der Vorrichtung 1 keine kontinuierliche, sondern eine diskontinuierliche bzw. diskre¬ te elektrische wie auch thermische Kontaktierung zwischen dem Leiterelement 2 und den den Aufnahmeraum 4 begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements 5 vor. Mithin besteht hier ab¬ schnittsweise ein diskontinuierlicher Kontaktbereich zwischen dem Leiterelement 2 und den den Aufnahmeraum 4 begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements 5. Fig. 4 shows a longitudinal sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention. In contrast to the embodiment shown in FIG. 3, here in a central region of the device 1 there is no continuous, but discontinuous or discre ¬ electric as well as thermal contact between the conductor element 2 and the receiving space 4 bounding walls of the receiving element 5 , Thus, there is here ¬ cut as a discontinuous contact area between the conductor element 2 and to the receiving space 4 delimiting walls of the receiving element. 5
Zur elektrischen wie auch thermischen Kontaktierung des Leiterelements 2 mit dem Aufnahmeelement 5 sind hier stegartige, elektrisch wie auch thermisch leitfähige Kontaktelemente 6 vorgesehen. Die Kontaktelemente 6 sind an bestimmten Positio¬ nen der Längsachse des Leiterelements 2 angeordnet und er¬ strecken sich radial zwischen dem Leiterelement 2 und den den Aufnahmeraum 4 begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements 5. For electrical as well as thermal contacting of the conductor element 2 with the receiving element 5 web-like, electrically as well as thermally conductive contact elements 6 are provided here. The contact elements 6 are arranged at certain positio ¬ NEN the longitudinal axis of the conductor element 2, and it ¬ extend radially between the conductor element 2 and to the receiving space 4 delimiting walls of the receiving element. 5
Die Kontaktelemente 6 können aus nanoskaligen Kohlenstoff¬ strukturen gebildet sein bzw. solche umfassen. Konkret können entsprechende Kontaktelemente 6 aus röhrenförmigen Kohlen¬ stoffstrukturen welche, etwa im Rahmen eines Sinterprozesses, in einen Graphitblock eingebettet worden sind, gebildet sein. Denkbar ist es auch, entsprechende Kontaktelemente 6 in kera¬ mische oder metallische Materialien einzubetten. The contact elements 6 may be formed of nanoscale carbon ¬ structures or include such. Specifically, corresponding contact elements 6 of tubular carbon ¬ material structures which, for example in the context of a sintering process, have been embedded in a graphite block, be formed. It is conceivable to embed also corresponding contact elements 6 in Kera ¬ mix or metallic materials.
Fig. 5 zeigt eine längsgeschnittene Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu den in den Fig. 3, 4 gezeigten Ausführungsbei¬ spielen und ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Leiterelement 2 hier weitgehend freiliegend. Die jeweiligen freien Enden des Leiterelements 2 sind elek- trisch wie auch thermisch leitend mit klemmenartigen Kontaktelementen 6, so genannten Klemmkontakten, verbunden. Fig. 5 shows a longitudinal sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention. in the Difference to the Ausführungsbei ¬ shown in FIGS. 3, 4 and similar to the embodiment shown in Fig. 1, the conductor element 2 is here largely exposed. The respective free ends of the conductor element 2 are connected both electrically and thermally conductively with terminal-like contact elements 6, so-called clamping contacts.
Fig. 6 zeigt eine quergeschnittene Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Als erster Unterschied zu den in den vorigen Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Leiterelement 2 hier nicht um einen Textilgarn, sondern um einen flächigen Textilkörper in Form eines Gewebes. Als zweiter Unterschied zu den in den vorigen Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Leiterelement 2 hier außenumfangsseitig auf einemFig. 6 shows a cross-sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention. As a first difference from the exemplary embodiments shown in the preceding figures, the conductor element 2 is not a textile yarn but a flat textile body in the form of a woven fabric. As a second difference to the embodiments shown in the previous figures, the conductor element 2 is here on the outer peripheral side on a
Trägerelement 7 aufgebracht. Die Aufbringung beinhaltet eine stabile, d.h. vermittels Stoffschlüssiger Befestigungstechniken realisierte, Befestigung des Leiterelements 2 auf dem Trägerelement 7. Die Befestigung kann also über eine Klebe- oder Lötverbindung realisiert sein. Dabei werden insbesondere elektrisch wie auch thermisch leitfähige Klebe- bzw. Lötmittel eingesetzt. Carrier element 7 applied. The application involves a stable, i. realized by means of cohesive fastening techniques, attachment of the conductor element 2 on the carrier element 7. The attachment can therefore be realized via an adhesive or solder joint. In particular, electrically as well as thermally conductive adhesive or solder are used.
Ersichtlich ist das Trägerelement 7 als Hohlkörper ausgebil- det, d.h. es begrenzt einen Hohlraum 8. Bedingt durch den runden Querschnitt handelt es sich bei dem Trägerelement 7 sonach um ein Rohr. Der Hohlraum 8 ist von einem Kühlfluid, d. h. einer Kühlflüssigkeit, wie z. B. Wasser, oder einem Kühlgas, wie z.B. gekühltem Kohlendioxid, durchströmt. Das Trägerelement 7 respektive das auf diesem aufgebrachte Lei¬ terelement 2 können sonach gekühlt werden. As can be seen, the carrier element 7 is designed as a hollow body, ie it defines a cavity 8. Due to the circular cross-section, the carrier element 7 is therefore a tube. The cavity 8 is of a cooling fluid, ie a cooling liquid, such as. As water, or a cooling gas, such as cooled carbon dioxide, flows through. The carrier element 7 or the Lei ¬ terelement 2 applied to this can be cooled accordingly.
Fig. 7 zeigt eine quergeschnittene Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Trägerelement 7 hier massiv ausgeführt, d.h. es be¬ grenzt keinen Hohlraum 8. Bei dem Trägerelement 7 kann es sich sonach z.B. um eine Stange handeln. Denkbar wäre auch eine Ausführung des Trägerelements 7 als flexibles Textilband oder Seil. Fig. 7 shows a cross-sectional view of a device 1 according to another embodiment of the invention. In contrast to that shown in Fig. 6 embodiment, the support element 7 is designed here massively, that it be ¬ borders no cavity 8. The support element 7 can be, for example THEREFORE around a pole. It would also be possible an embodiment of the carrier element 7 as a flexible textile tape or rope.
Schlussendlich zeigt Fig. 8 eine quergeschnittene Ansicht ei- ner Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Um die Leitung bzw. Übertragung von hohen elektrischen und/oder thermischen Energien bzw. Strömen zu ermöglichen, sind hier mehrere, jeweils in ein entsprechendes Aufnahmeelement 5 eingebrachte Leiterelemente 2 (vgl. das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel) in bezüglich ihrer Finally, FIG. 8 shows a cross-sectional view of a device 1 according to a further exemplary embodiment of the invention. In order to enable the conduction or transmission of high electrical and / or thermal energies or currents, a plurality of conductor elements 2 introduced into a respective receiving element 5 (cf., the embodiment shown in FIG
Längsachse paralleler Ausrichtung in ein Hüllelement 9 einge¬ bracht. Derart ist ein mechanisch hoch stabiler, massiver Leiter mit einer hohen elektrischen wie auch thermischen Tragfähigkeit ausgebildet. Longitudinal axis parallel orientation in an enveloping element 9 ¬ introduced . In this way, a mechanically highly stable, solid conductor with a high electrical and thermal carrying capacity is formed.
Sofern auf ein entsprechendes Hüllelement 9 verzichtet wird, können entsprechende Leiterelemente 2, z. B. nach Art eines geflochtenen Seils, ineinander verdreht sein. In beiden Fällen kann ein gewünschter Querschnitt und somit eine gewünschte elektrische wie auch thermische Tragfähigkeit der Vorrichtung 1 durch eine geeignete Anzahl an entsprechenden Leiterelementen 2 realisiert werden. Anhand von Fig. 8 lässt sich sonach zeigen, dass grundsätzlich mehrere der in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 1 zusammengefasst zu einem elektrischen bzw. thermischen Leiter ausgebildet sein können. Für sämtliche in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiele gilt, dass die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen mechanisch vorgespannt sein können. An den nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen kann sonach eine Zugkraft anliegen, welche eine Erhöhung der elektrischen bzw. thermischen Leitfähigkeit be- dingt. Derart können die elektrischen wie auch die thermischen Eigenschaften der Leiterelemente 2 bzw. der Vorrichtung 1 insgesamt gezielt beeinflusst werden. Für sämtliche in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiele gel¬ ten folgende, mit dem erfindungsgemäßen Prinzip gegebenen Vorteile : Es lässt sich eine geringere Erwärmung bei gleichem Querschnitt der Vorrichtung 1, d.h. bei gleichem Leiterquerschnitt, realisieren. Entsprechend kann der Leiterquerschnitt bei gleicher verlustleistungsbedingter Erwärmung der Vorrichtung 1 reduziert werden. Eine Reduzierung des Leiterquer- Schnitts führt ferner grundsätzlich zu erweiterten anwen- dungsbezogenen „Designfreiheiten" . If it is dispensed with a corresponding envelope element 9, corresponding conductor elements 2, z. B. in the manner of a braided rope, be twisted into each other. In both cases, a desired cross section and thus a desired electrical as well as thermal carrying capacity of the device 1 can be realized by a suitable number of corresponding conductor elements 2. On the basis of FIG. 8, it can be shown that in principle several of the embodiments of the device 1 shown in the figures can be combined to form an electrical or thermal conductor. For all embodiments shown in the figures, it holds that the nanoscale carbon structures can be mechanically biased. Accordingly, a tensile force can be applied to the nanoscale carbon structures, which causes an increase in the electrical or thermal conductivity. In this way, the electrical as well as the thermal properties of the conductor elements 2 or of the device 1 can be influenced in a targeted manner overall. For all the exemplary embodiments shown in the figures, the following advantages are provided by the principle according to the invention: Lower heating can be achieved for the same cross section of the device 1, ie for the same conductor cross section. Accordingly, the conductor cross-section can be reduced with the same loss-performance-induced heating of the device 1. In addition, a reduction in the cross-section of the conductor leads to extended application-related "design freedoms".
Es ergibt sich insgesamt eine verbesserte thermische Leitfä¬ higkeit, was insbesondere auch in einer verbesserten Abfüh- rung von Verlustwärme resultiert. It results in an overall improved thermal Leitfä ¬ ability, resulting in particular in an improved tion of conducting away waste heat.
Es ergibt sich insgesamt eine höhere mechanische Belastbar¬ keit bzw. Stabilität. Derart kann die Vorrichtung 1 ohne Wei¬ teres in mechanisch hoch beanspruchenden Anwendungen, wie z.B. als Oberleitung für Schienenfahrzeuge, eingesetzt wer¬ den . This results in a higher overall mechanical Resilient ¬ ness or stability. In this way, the device 1 without Wei ¬ teres in mechanically high-stress applications, such as overhead line for rail vehicles, used ¬ the.
Durch die vergleichsweise geringe Dichte bzw. das vergleichs¬ weise geringe Gewicht entsprechender Kohlenstoffstrukturen sowie den geringen Materialbedarf kann das Gewicht entsprechender Vorrichtungen 1 erheblich reduziert werden. Hieraus ergeben sich insbesondere Vorteile im Hinblick auf Handling und Transport entsprechender Vorrichtungen 1. Schließlich ist die Verwendung von nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen im Hinblick auf die Umwelt- und Gesundheitsverträglichkeit für Mensch und Tier unbedenklich. The comparatively low density and the comparatively low weight ¬ as appropriate carbon structures and the small amount of material required, the weight of corresponding devices 1 can be considerably reduced. This results in particular advantages in terms of handling and transport of appropriate devices 1. Finally, the use of nanoscale carbon structures in terms of environmental and health compatibility for humans and animals harmless.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention in detail by the preferred execution illustrated insurance for closer and described, the invention is not limited ¬ by the disclosed examples and other variations can by a specialist from this can be derived without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (1) zum Leiten von elektrischer und/oder 1. Device (1) for conducting electrical and / or
thermischer Energie, aufweisend wenigstens ein elek¬ trisch und/oder thermisch leitfähiges Leiterelement (2), dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Leiter¬ element (2) aus zu wenigstens einem Textil zusammenge- fassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen gebildet ist oder zu wenigstens einem Textil zusammengefasste nano- skalige Kohlenstoffstrukturen umfasst. thermal energy, comprising at least one elec ¬ trically and / or thermally conductive conductor element (2), characterized in that the at least one conductor ¬ element (2) is formed of at least one textile zusammenförsten nanoscale carbon structures or combined to form at least one textile includes nanoscale carbon structures.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen wenigstens teilweise zu wenigstens einem Textilgarn und/oder we¬ nigstens teilweise zu wenigstens einem Textilband zusam- mengefasst sind. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the nanoscale carbon structures are at least partially to at least one textile yarn and / or we ¬ least partially summarized at least one textile tape together.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem wenigstens einen Textilgarn, insbesondere mehreren Textilgarnen, und/oder dem wenigstens einen Textilband, insbesondere mehreren Textilbändern, wenigs¬ tens ein, insbesondere gewebe-, gewirke- oder gestrick¬ artiger, Textilkörper gebildet ist. 3. A device according to claim 2, characterized in that from the at least one textile yarn, in particular a plurality of textile yarns, and / or the at least one textile tape, in particular a plurality of textile tapes, wenigs ¬ least one, in particular fabric, knitted or knitted ¬ like, textile body is formed.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Textil zusammen- gefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise in einer durch wenigstens ein Matrixma¬ terial gebildeten Matrix (3) enthalten sind. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the textile together at a combined nanoscale carbon structures are contained at least partially in a recess formed by at least one Matrixma ¬ TERIAL matrix (3).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Matrixmaterial ein Metall oder ein Kunststoff ist oder ein Metall oder einen Kunststoff umfasst . 5. The device according to claim 4, characterized in that the at least one matrix material is a metal or a plastic or comprises a metal or a plastic.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Textil zusammen- gefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise in einem Aufnahmeraum (4) eines durch wenigstens ein Aufnahmeelementmaterial gebildeten Auf¬ nahmeelements (5) aufgenommen sind. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoscale carbon structures combined to form a textile at least in sections in a receiving space (4) of a receiving element formed by at least one receiving element material ¬ (5) are added.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Aufnahmeelementmaterial ein Me tall, ein Halbleiter, ein Kunststoff, eine Keramik oder ein Glas ist oder ein Metall, einen Halbleiter, einen Kunststoff, eine Keramik oder ein Glas umfasst. 7. The device according to claim 6, characterized in that the at least one receiving element material is a Me tall, a semiconductor, a plastic, a ceramic or a glass or a metal, a semiconductor, a plastic, a ceramic or a glass.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, dass das Aufnahmeelement (5) die zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen diese unmittelbar kontaktierend zumindest abschnittswei se umschließt und/oder zwischen den Aufnahmeraum begren zenden Wänden des Aufnahmeelements (5) und den nanoska¬ ligen Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise wenigstens ein, insbesondere zumindest abschnittsweise mit einem Füllmaterial gefüllter, Spaltraum gebildet ist . 8. The device according to claim 6 or 7, characterized in that the receiving element (5) summarized to a textile nanoscale carbon structures this immediately contacting at least partially se surrounds and / or between the receiving space delimiting zenden walls of the receiving element (5) and the nanoska ¬ ligen carbon structures at least partially at least one, in particular at least partially filled with a filling material, gap is formed.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest abschnittsweise kontinu¬ ierlich oder diskontinuierlich verlaufende elektrisch und/oder thermisch leitfähige Kontaktbereiche zwischen den zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen und dem Aufnahmeelement (5) ausgebil det sind. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that at least in sections continu ¬ or batchwise extending electrically and / or thermally conductive contact areas between the pooled into a textile nanoscale carbon structures and the receiving member (5) are ausgebil det.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Textil zusammen gefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise auf ein Trägerelement (7) aufgebracht sind . Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nano-scale carbon structures taken together to form a textile are applied at least in sections to a carrier element (7).
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (7) zumindest abschnittsweise al ein wenigstens einen Hohlraum (8) begrenzender Hohlkör- per ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine Hohlraum (8) von einem Kühlfluid durchströmbar oder durchströmt ist . 12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer der zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen wenigstens ein elektrisch und/oder thermisch leitfähiges Kontaktelement (6) zur elektrischen und/oder thermischen Kontaktierung mit wenigstens einem Drittgegenstand angeordnet ist. Apparatus according to claim 10, characterized in that the carrier element (7) at least in sections as a at least one cavity (8) limiting hollow body is formed by, wherein the at least one cavity (8) can be flowed through or flowed through by a cooling fluid. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the nanoscale carbon structures combined to form a textile is arranged at least one electrically and / or thermally conductive contact element (6) for electrical and / or thermal contacting with at least one third object.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elektrisch und/oder thermisch leitfähige Kontaktelement (6) aus einem aus, insbesonde re nanoskalige, Kohlenstoffstrukturen, insbesondere Gra phit, gebildeten Kontaktelementmaterial gebildet ist oder wenigstens ein solches umfasst. Apparatus according to claim 12, characterized in that the at least one electrically and / or thermally conductive contact element (6) is formed from a, in particular nanoscale, carbon structures, in particular Gra phit, formed contact element material or at least comprises such.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Kohlenstoff strukturen in röhrenförmigen oder kugeligen Strukturen ausgebildet sind. 15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Kohlenstoff¬ strukturen mechanisch vorgespannt sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoscale carbon structures are formed in tubular or spherical structures. 15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoscale carbon ¬ structures are mechanically biased.
PCT/EP2015/051087 2014-02-06 2015-01-21 Device for conducting electrical and/or thermal energy WO2015117819A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014202153.7A DE102014202153A1 (en) 2014-02-06 2014-02-06 Device for conducting electrical and / or thermal energy
DE102014202153.7 2014-02-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015117819A1 true WO2015117819A1 (en) 2015-08-13

Family

ID=52464330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/051087 WO2015117819A1 (en) 2014-02-06 2015-01-21 Device for conducting electrical and/or thermal energy

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014202153A1 (en)
WO (1) WO2015117819A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040159833A1 (en) * 2001-07-25 2004-08-19 Nantero, Inc. Nanotube films and articles
JP2008277077A (en) * 2007-04-27 2008-11-13 Yyl:Kk Low-resistance strand using cnt and its manufacturing method
WO2009137722A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Nanocomp Technologies, Inc. Carbon nanotube-based coaxial electrical cables and wiring harness
US20110005808A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 Nanocomp Technologies, Inc. Hybrid Conductors and Method of Making Same
WO2013045936A1 (en) * 2011-09-27 2013-04-04 Cambridge Enterprise Limited Materials and methods for insulation of conducting fibres, and insulated products
US20130183439A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-18 John A. Starkovich Carbon nanotube conductor with enhanced electrical conductivity

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040159833A1 (en) * 2001-07-25 2004-08-19 Nantero, Inc. Nanotube films and articles
JP2008277077A (en) * 2007-04-27 2008-11-13 Yyl:Kk Low-resistance strand using cnt and its manufacturing method
WO2009137722A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Nanocomp Technologies, Inc. Carbon nanotube-based coaxial electrical cables and wiring harness
US20110005808A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 Nanocomp Technologies, Inc. Hybrid Conductors and Method of Making Same
WO2013045936A1 (en) * 2011-09-27 2013-04-04 Cambridge Enterprise Limited Materials and methods for insulation of conducting fibres, and insulated products
US20130183439A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-18 John A. Starkovich Carbon nanotube conductor with enhanced electrical conductivity

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014202153A1 (en) 2015-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2184524A2 (en) Flexible, electric heatable tube
EP2775483B1 (en) Electrically conductive material and its use as an electrode in a dielectric elastomer composite or electrically conductive, elastic fibre
DE112016003022T5 (en) Superconducting wire
EP1053658A1 (en) Flat heating element and use of flat heating elements
DE102007001743A1 (en) Semiconductor laser has laser active semiconductor sequence layer with principal surface that is arranged on heat conducting layer
DE202008017772U1 (en) Device for holding a plurality of elongated photovoltaic modules
EP2418364B1 (en) Heatable conduit
DE212018000345U1 (en) Heat dissipation structure and battery provided with it
DE202013101624U1 (en) A heatable pantograph for making electrical contact between a live wire and an electric vehicle, and a heater for use in this pantograph
DE202011105348U1 (en) Electric heating device with connection wire
DE102015114886A1 (en) Heating device for fluids and method for producing such a heating device
EP1906496A2 (en) Semiconductor laser and method for manufacturing the same
EP2634779B1 (en) System with a three-phase superconducting electric transmission element
DE102012018387A1 (en) Thermoelectric generator i.e. energy converter, for use in textile machine i.e. embroidery machine, has thermal conductors electrically connected with each another and extended transverse to substrate plane by substrate
DE102006025269A1 (en) Flexible electrical cable
WO2020064040A1 (en) Electric stranded wire
DE2635000C2 (en) Electric heat recoverable heater
WO2015117819A1 (en) Device for conducting electrical and/or thermal energy
DE102013223910A1 (en) Flexible, multi-layer, heatable hose
DE112017001208T5 (en) resistance
WO2008141807A1 (en) Electric conductor
DE10137928A1 (en) Infrared heater with a twin cladding tube
DE102017202224A1 (en) Filament and printhead for 3D printing and 3D printing
EP3611779A1 (en) Battery system for a motor vehicle
DE102019135055A1 (en) Battery cell

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15703474

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15703474

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1