DE102014202153A1 - Device for conducting electrical and / or thermal energy - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (1) zum Leiten von elektrischer und/oder thermischer Energie, aufweisend wenigstens ein elektrisch und/oder thermisch leitfähiges Leiterelement (2), wobei das wenigstens eine Leiterelement (2) aus zu wenigstens einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen gebildet ist oder zu wenigstens einem Textil zusammengefasste nanoskalige Kohlenstoffstrukturen umfasst.Device (1) for conducting electrical and / or thermal energy, comprising at least one electrically and / or thermally conductive conductor element (2), wherein the at least one conductor element (2) is formed from nanoscale carbon structures combined to form at least one textile or at least one Textile summarized nanoscale carbon structures includes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Leiten von elektrischer und/oder thermischer Energie, aufweisend wenigstens ein elektrisch und/oder thermisch leitfähiges Leiterelement. The invention relates to a device for conducting electrical and / or thermal energy, comprising at least one electrically and / or thermally conductive conductor element.

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 verstehen ist, gefordert. Hohe Stromtragfähigkeiten ermöglichen einen geringeren Materialaufwand und erweitern so die „Designfreiheiten“ von jeweilige Vorrichtungen implementierenden Anwendungen. Such devices are, for example, electrical lines. Such devices, especially in the field of high current applications, steadily increasing demands are made:
For example, high current carrying capacities, which are to be understood as the maximum current flow in relation to the cross-sectional area, are required. High current carrying capabilities allow for lower cost of materials and thus extend the "design freedoms" of applications implementing respective devices.

Daneben werden geringe Verlustleistungen gefordert, d.h. der elektrische Widerstand der entsprechenden Vorrichtungen zugehörigen Leiterelemente sollte möglichst klein sein. Im Hinblick auf die Querschnittsfläche entsprechender Leiterelemente und den damit verbundenen Materialaufwand sollten die Leiterelemente sonach einen möglichst geringen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen. In addition, low power losses are required, i. the electrical resistance of the corresponding devices associated conductor elements should be as small as possible. With regard to the cross-sectional area of corresponding conductor elements and the associated cost of materials, the conductor elements should therefore have the lowest possible specific electrical resistance.

Gleichermaßen werden gute mechanische Eigenschaften sowie ein geringes Gewicht gefordert, um derartige Vorrichtungen in mechanisch hoch beanspruchenden Anwendungen, wie z.B. als Oberleitung für Schienenfahrzeuge, in Schaltanlagen sowie in mobilen Anwendungen, wie z.B. in mobilen Elektromotoren, mobilen Schalteinrichtungen etc., einsetzen zu können. Likewise, good mechanical properties and low weight are required to drive such devices in high mechanical stress applications, e.g. as a catenary for rail vehicles, in switchgear and in mobile applications, such as. in mobile electric motors, mobile switching devices, etc., to use.

Analoge Anforderungen werden an Vorrichtungen zum Leiten von thermischer Energie, d.h. Wärme, wie z.B. Heiz- oder Wärmeleitungen, gestellt. Analogous requirements are imposed on devices for conducting thermal energy, i. Heat, such as Heating or heat pipes, provided.

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. Heretofore, the conductor elements of such devices are usually made of metals, i. 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 verbesserte Vorrichtung zum Leiten von elektrischer und/oder thermischer Energie anzugeben. The invention is therefore based on the object to provide an improved device for conducting electrical and / or thermal energy.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass das wenigstens eine Leiterelement aus zu wenigstens einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen gebildet ist oder zu wenigstens einem Textil zusammengefasste nanoskalige Kohlenstoffstrukturen umfasst. The object is achieved by a device of the aforementioned type, which according to the invention is characterized in that the at least one conductor element is formed from nano-scale carbon structures combined to form at least one textile or comprises nano-scale carbon structures combined to form at least one textile.

Das erfindungsgemäße Prinzip betrifft eine besondere Vorrichtung zum Leiten bzw. Übertragen von elektrischer Energie, d.h. insbesondere elektrischem Strom, und/oder thermischer Energie, d.h. insbesondere Wärme. Konkret kann die Vorrichtung sonach z.B. als ein elektrisch leitfähiges Kabel bzw. Kontaktelement und/oder ein thermisch leitfähiges Kabel bzw. Kontaktelement ausgebildet sein bzw. ein solches umfassen. The principle of the invention relates to a particular device for conducting or transmitting electrical energy, i. in particular electric current, and / or thermal energy, i. especially heat. Concretely, the device may therefore be e.g. be formed as an electrically conductive cable or contact element and / or a thermally conductive cable or contact element or include such.

Die Vorrichtung weist wenigstens ein elektrisch bzw. thermisch leitfähiges Leiterelement auf. Das Leiterelement ist also strukturell derart ausgebildet, dass es elektrisch leitfähige 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 Kohlenstoffstrukturen umfasst. Ein entsprechendes Leiterelement ist sonach als Textil ausgebildet bzw. umfasst ein Textil. The device has at least one electrically or thermally conductive conductor element. The conductor element is thus structurally designed such that it has electrically conductive 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 comprises nano-scale carbon structures combined to form at least one textile. A corresponding ladder element is therefore formed as a textile or comprises a textile.

Entsprechende Textilien können z.B. Textilgarne oder Textilbänder sein. Die zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen können sonach wenigstens teilweise zu wenigstens einem Textilgarn zusammengefasst sein. Die Textilgarne 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 zusammengefasst sein. Mithin können entsprechende Leiterelemente zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als Textilgarne oder Textilbänder vorliegen bzw. solche umfassen. Corresponding textiles may e.g. Textile yarns or textile tapes. The nanoscale carbon structures combined to form a textile can therefore be at least partially combined to form at least one textile yarn. The textile yarns can be twisted ("twisted") at least in sections. Alternatively or additionally, the nanoscale carbon structures combined to form a textile can be at least partially combined to form at least one textile band. Consequently, corresponding conductor elements can at least partially, in particular completely, be present as textile yarns or textile tapes or comprise 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 entsprechenden Textilgarn, insbesondere mehreren Textilgarnen, und/oder wenigstens einem entsprechenden Textilband, insbesondere mehreren Textilbändern, wenigstens ein, insbesondere gewebe-, gewirke- oder gestrickartiger, Textilkörper gebildet ist. Entsprechende Textilgarne oder Textilbänder können sonach 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. It is further conceivable that from at least one corresponding textile yarn, in particular a plurality of textile yarns, and / or at least one corresponding textile tape, in particular a plurality of textile tapes, at least one, in particular woven, knitted or knitted textile body is formed. Corresponding textile yarns or textile tapes can accordingly be further processed into textile fabrics, which in view of certain Applications of the device may be appropriate. Consequently, corresponding conductor elements can also be present as textile bodies or comprise such.

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 Kohlenstoffstrukturen kann es sich sonach z.B. auch um Fullerene handeln. 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 or formed as such. However, it is equally conceivable that the nanoscale carbon structures in other, i. e.g. spherical, structures are present or designed as such. The nanoscale carbon structures may thus be e.g. also to act fullerenes.

Der Begriff „nanoskalig“ deutet auf die Abmessungen bzw. Molekülgröße der zu entsprechenden Textilien zusammenzufassenden 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 molecular size of the carbon structures to be summarized to corresponding textiles, which are typically in a range between 1 and 100 nm. Of course, exceptions, especially up, conceivable.

Im Weiteren ist unter einer „Kohlenstoffstruktur“ stets eine zu wenigstens einem Textil zusammengefasste nanoskalige Kohlenstoffstruktur zu verstehen. Dabei gilt, dass eine entsprechende Kohlenstoffstruktur grundsätzlich als Textilgarn, Textilband oder entsprechender Textilkörper vorliegen kann. In the following, a "carbon structure" is always to be understood as meaning a nanoscale carbon structure combined to form at least one textile. It is true that a corresponding carbon structure can basically be present as a textile yarn, textile tape or corresponding textile body.

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 gestellten Anforderungen. The use of appropriate carbon structures in connection with the formation of corresponding conductor elements causes a number of advantages, in particular with regard to the above-mentioned, placed on corresponding devices 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 Kohlenstoffstrukturen einen geringen Widerstandstemperaturkoeffizienten sowie eine hohe chemische, mechanische, d.h. insbesondere die Zugfestigkeit betreffende, und thermische Stabilität. Daneben weisen entsprechende Kohlenstoffstrukturen bedingt durch ihre vergleichsweise geringe Dichte ein vergleichsweise geringes Gewicht auf. Thus, corresponding carbon structures provide, in particular, very high electrical as well as thermal conductivities, i. conversely, very low electrical as well as thermal resistances. In addition, corresponding carbon structures exhibit a low resistance temperature coefficient as well as a high chemical, mechanical, i. especially the tensile strength, and thermal stability. In addition, corresponding carbon structures have a comparatively low weight due to their comparatively low density.

Alles in allem ist durch das erfindungsgemäße Prinzip sonach eine verbesserte Vorrichtung zum Leiten von elektrischer und/oder thermischer Energie realisiert. All in all, an improved device for conducting electrical and / or thermal energy is realized by the principle according to the invention.

Im Weiteren werden beispielhafte Ausführungsformen der Vorrichtung im Einzelnen näher dargestellt. Neben der Ausführungsform, gemäß welcher die Vorrichtung wenigstens ein zumindest abschnittsweise freiliegend vorliegendes Leiterelement umfasst, bestehen insbesondere folgende Ausführungsformen:
So ist es beispielsweise denkbar, dass die Kohlenstoffstrukturen 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. In the following, exemplary embodiments of the device will be described in greater detail. In addition to the embodiment according to which the device comprises at least one conductor element exposed at least in sections, in particular the following embodiments exist:
For example, it is conceivable that the carbon structures are embedded or contained at least in sections, in particular completely, in a matrix formed by at least one matrix material. The matrix material surrounds the carbon structures directly. The matrix can serve as a protection of the carbon structures, in particular mechanical, stresses.

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 handeln, wobei lediglich beispielhaft auf duroplastische Epoxidharze verwiesen wird. Suitable matrix materials include both electrically conductive and electrically insulating materials. An electrically conductive matrix material may be e.g. to act a metal or a metal alloy, reference being made only by way of example to aluminum or copper or corresponding alloys. An electrically conductive matrix material can of course also be an electrically conductive plastic. An electrically insulating matrix material may be e.g. to act a thermosetting or thermoplastic plastic, reference being made only by way of example to thermosetting epoxy resins.

Gleichermaßen ist es denkbar, dass die Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in einem Aufnahmeraum eines durch wenigstens ein Aufnahmeelementmaterial gebildeten Aufnahmeelements aufgenommen sind. Die Kohlenstoffstrukturen können mittels eines entsprechenden Aufnahmeelements sonach gekapselt vorliegen. Bei einem derartigen 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 carbon structures can therefore be encapsulated by means of a corresponding receiving element. In such a receiving element may e.g. to act a tubular, sheath or sleeve-like component.

Das Aufnahmeelement kann aus einem elektrisch leitfähigen, elektrisch isolierenden oder halbleitenden Aufnahmeelementmaterial gebildet sein. Auch in diesem Zusammenhang wird insbesondere auf Metalle und Kunststoffe verwiesen. Daneben sind zur Ausbildung des Aufnahmeelements jedoch auch andere Materialien bzw. Materialgruppen, wie z.B. Gläser und Keramiken, denkbar. The receiving element may be formed from an electrically conductive, electrically insulating or semiconductive receiving element material. Also in this context, reference is made in particular to metals and plastics. In addition, however, other materials or groups of materials, such as e.g. Glasses and ceramics, conceivable.

Das Aufnahmeelement kann die Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise umschließen, wobei es diese unmittelbar kontaktiert. 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 can enclose the carbon structures at least in sections, wherein it contacts them directly. 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 nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise wenigstens ein Spaltraum gebildet ist. Der Aufnahmeraum bzw. der Spaltraum kann dabei zumindest abschnittsweise mit einem beliebigen festen, flüssigen oder gasförmigen Füllmaterial befüllt sein. Dabei ist es auch, gegebenenfalls ergänzend, möglich, dass in dem Aufnahmeraum bzw. Spaltraum ein bestimmtes Druckniveau, 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 recording room or the Gap space may be at least partially filled with any solid, liquid or gaseous filler. It is also possible, if necessary in addition, possible that in the receiving space or gap a certain pressure level, ie in particular a positive or negative pressure, is applied. The receiving space or gap can therefore also be evacuated.

Eine, sofern gewünschte, elektrische und/oder thermische Kontaktierung zwischen den Kohlenstoffstrukturen und dem Aufnahmeelement kann sonach auf unterschiedliche Weise realisiert sein. Einerseits ist es möglich, dass zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, kontinuierlich verlaufende elektrisch und/oder thermisch leitfähige Kontaktbereiche zwischen 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 bezogen 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. A, if desired, electrical and / or thermal contact between the carbon structures and the receiving element can thus be realized in different ways. On the one hand, it is possible that at least in sections, in particular completely, continuously extending electrically and / or thermally conductive contact regions are formed between the carbon structures and the receiving element. On the other hand, it is conceivable that discontinuously extending electrically and / or thermally conductive contact areas are formed at least in sections between the carbon structures and the receiving element. The contact areas may in this case be e.g. be formed with respect to the longitudinal axis of the at least one conductor element axially distributed, extending between the carbon structures and the receiving space bounding walls of the receiving element extending contact webs.

Neben der vorstehend beschriebenen Aufnahme entsprechender Kohlenstoffstrukturen in ein Aufnahmeelement ist es auch möglich, dass die Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise auf ein Trägerelement aufgebracht sind. Die Kohlenstoffstrukturen 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 inclusion of corresponding carbon structures described above in a receiving element, it is also possible that the carbon structures are at least partially applied to a carrier element. The carbon structures may thus be e.g. be applied on an exposed outer surface of a support element. The application involves a stable, i. realized by means of positive and / or non-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 begrenzender Hohlkörper ausgebildet ist. Das als Hohlkörper ausgebildete Trägerelement kann sonach einen oder mehrere, gegebenenfalls miteinander kommunizierende, Hohlräume begrenzen. A corresponding carrier element can be solid. However, it is also conceivable that the carrier element is formed at least in sections as a hollow body delimiting at least one cavity. The carrier element formed as a hollow body can therefore delimit one or more cavities, possibly communicating with each other.

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, durchströmbar oder durchströmt sein. Das Trägerelement respektive 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. 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, can be flowed through or flowed through. The carrier element or the carbon structures applied to it can therefore be cooled well, which may be expedient with regard to certain operating conditions of the device according to the invention. By cooling, in particular the so-called "engineering current density", i. the current carrying capacity based on the entire cross-section of the device, increase.

Eine konkrete Ausführungsform eines Trägerelements kann z.B. ein flexibles Textilband, ein Seil oder ein Rohr sein. Ganz allgemein gilt, dass die die Leiterelemente der Vorrichtung bildenden Kohlenstoffstrukturen mit elektrischen und/oder thermischen Kontaktelementen kontaktiert sein können. Mithin kann an wenigstens einer Kohlenstoffstruktur wenigstens ein elektrisch und/oder thermisch leitfähiges Kontaktelement zur elektrischen und/oder thermischen Kontaktierung mit wenigstens einem Drittgegenstand angeordnet sein. A concrete embodiment of a carrier element may e.g. a flexible textile tape, a rope or a pipe. Generally speaking, the carbon structures forming the conductor elements of the device can be contacted with electrical and / or thermal contact elements. Consequently, at least one electrically and / or thermally conductive contact element for electrical and / or thermal contact with at least one third object can be arranged on at least one carbon structure.

In diesem Zusammenhang ist insbesondere auf Klemm- und/oder Presskontakte zu verweisen, wobei gegebenenfalls Zwischenschichten aus elektrisch leitfähigen bzw. thermisch leitfähigen Materialien, wie z.B. Indium(legierungen), vorgesehen sein können. Gleichermaßen kann eine entsprechende Kontaktierung 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 of electrically conductive or thermally conductive materials, such as e.g. Indium (alloys), can be provided. Similarly, a corresponding contact, e.g. be realized via electrically and / or thermally conductive adhesive or solder joints, sliding contacts, etc.

Zweckmäßig ist ein entsprechendes Kontaktelement aus Kohlenstoff bzw. Kohlenstoffverbindungen bzw. auf Kohlenstoff bzw. Kohlenstoffverbindungen basierend gebildet oder umfasst diese. 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 eingebettet sind. Konkret können entsprechende Kohlenstoffstrukturen sonach, etwa im Rahmen eines Sinterprozesses, in einen Graphitblock eingebettet worden sein. Appropriately, a corresponding contact element is made of carbon or carbon compounds or based on carbon or carbon compounds or includes these. The contact element can therefore be connected e.g. be formed of graphite or include graphite. In particular, it is conceivable for the contact element to comprise those carbon structures which also form or comprise the conductor element, these being located in a, e.g. formed from graphite, structure are embedded. Concretely, corresponding carbon structures may have been embedded in a graphite block, for example as part of a sintering process.

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 elektrischen bzw. thermischen Leitfähigkeit bedingt. Die Vorspannung der nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen kann durch Vorspannen dieser vor deren Zusammenfassen zu einem Textil erfolgen, mithin können vorgespannte, nanoskalige Kohlenstoffstrukturen zu einem Textil zusammengefasst sein. Alternativ kann die Vorspannung der nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen erst in dem zu einem Textil zusammengefassten Zustand erfolgen. 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. Accordingly, a certain tensile force is applied to the nanoscale carbon structures, which as a rule causes an increase in the electrical or thermal conductivity. The bias of the nanoscale carbon structures can be done by biasing these prior to their combination into a textile, thus biased, nanoscale Carbon structures can be combined to form a textile. 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 ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and from the drawing. Showing:

1–8 jeweils eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 - 8th in each case a device according to an embodiment of the invention.

1 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Leiten 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. 1 shows a side view of a device 1 for conducting or transmitting electrical and / or thermal energy according to an embodiment of the invention. The device 1 may 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 Leiterelement 2 ist aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material gebildet. Konkret handelt es sich dabei um nanoskalige Kohlenstoffstrukturen, insbesondere Kohlenstoffnanoröhren. Die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen sind zu einem 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. The device 1 has a ladder element 2 on. The conductor element 2 is formed of an electrically and thermally conductive material. Specifically, these are nanoscale carbon structures, in particular carbon nanotubes. The nanoscale carbon structures are combined to form a textile. The textile is a textile yarn. The conductor element 2 is therefore available as a textile yarn. 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 Textilband 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 In this case, therefore, would be present 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-, gewirke- oder gestrickartigen, flächigen Textilkörper zusammengefasst sein können. Das Leiterelement 2 könnte demzufolge auch als ein solcher flächiger Textilkörper vorliegen. Both with regard to a corresponding textile yarn and with regard to a corresponding textile tape, this or several such can be combined into one, for example woven, knitted or knitted, 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 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 in 1 shown representation of several, described, ie possibly also different, conductor elements 2 having.

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 Leiterelemente 2 sind in einer Matrix 3 enthalten und somit unmittelbar in ein Matrixmaterial eingebettet bzw. unmittelbar von einem Matrixmaterial umgeben. 2 shows a perspective view of a device 1 according to a further embodiment of the invention. As can be seen, the device 1 here several, substantially parallel aligned conductor elements 2 on. The ladder elements 2 are in a matrix 3 contained and thus directly embedded in a matrix material or surrounded directly 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 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 herzustellen. The production of in 2 shown device 1 can be done for example via an extrusion process, in particular via a co-extrusion process. Similarly, it is conceivable, for example, the device 1 by dipping or soaking the conductor elements 2 in the matrix material.

Bedingt durch die textile Struktur der jeweiligen Leiterelemente 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. insbesondere 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. Due to the textile structure of the respective conductor elements 2 is an intimate and stable connection of this with the surrounding matrix material possible. The textile structure of the ladder elements 2 contributes to the hitherto difficult formation of stable connections between metals, ie in particular aluminum and copper, and individually, ie not as textile, carbon structures account. 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.

3 zeigt eine längsgeschnittene Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu den in den 1, 2 gezeigten Ausführungsbeispielen befinden sich die Leiterelemente 2 hier in einem Aufnahmeraum 4 eines rohr- oder hülsenartigen Aufnahmeelements 5. 3 shows a longitudinal sectional view of a device 1 according to a further embodiment of the invention. Unlike the ones in the 1 . 2 The embodiments shown are the conductor elements 2 here in a recording room 4 a tubular or sleeve-like receiving element 5 ,

Das Aufnahmeelement 5 kann mehrteilig ausgeführt sein. Das Aufnahmeelement kann sonach aus mehreren Aufnahmeelementsegmenten gebildet sein, welche zur Ausbildung des Aufnahmeelements 5 miteinander verbunden werden. The receiving element 5 can be made in several parts. The receiving element can therefore be formed from a plurality of receiving element segments, which for the formation of the receiving element 5 be connected to each other.

Das grundsätzlich auch als Stützstruktur zu erachtende Aufnahmeelement 5 ist aus einem elektrisch leitfähigen, metallischen Aufnahmeelementmaterial, d.h. z.B. aus Aluminium oder Kupfer, gebildet. Selbstverständlich sind auch in diesem Zusammenhang, z.B. durch Zugabe elektrisch leitfähiger Partikel, elektrisch leitfähig ausgebildete Kunststoffe denkbar. The basically also to be considered as a support structure receiving element 5 is formed of an electrically conductive, metallic receiving element material, ie, for example, aluminum or copper. Of course, in this context, for example by adding electrically conductive particles, electrically conductive plastics are conceivable.

Die Herstellung der Vorrichtung 1 kann z.B. durch Einbringen der Leiterelemente 2 in den aufnahmeelementseitigen Aufnahmeraum 4 erfolgen. The manufacture of the device 1 can eg by introducing the conductor elements 2 in the receiving element-side receiving space 4 respectively.

In diesem Zusammenhang sind gleichermaßen Extrusionsprozesse, d. h. insbesondere Ko-Extrusionsprozesse, denkbar. Fertigungstechnisch 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 Querschnittsreduzierung, eine Press- bzw. Quetschverbindung ausgebildet, welche das Leiterelement 2 über seine gesamte Länge kraft- und formschlüssig mit dem Aufnahmeelement 5 verbindet. In this context, equally extrusion processes, ie in particular co-extrusion processes, conceivable. Manufacturing technology, the device 1 so be prepared so that one in a corresponding receiving element 5 Loosely inserted conductor element 2 is extruded. As part of the extrusion, in particular by a reduction in cross-section, formed a pressing or crimping, which the conductor element 2 over its entire length frictionally and positively with the receiving element 5 combines.

Durch eine solche Press- oder Quetschverbindung wird ebenso eine kontinuierliche elektrische wie auch thermische Kontaktierung 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 kontinuierlicher Kontaktbereich zwischen dem Leiterelement 2 und den den Aufnahmeraum 4 begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements 5 ausgebildet. By such a press or crimp is also a continuous electrical and thermal contact between the conductor element 2 and the receiving element 5 that is, the recording room 4 delimiting walls of the receiving element 5 , produced. So here it becomes a continuous contact area between the conductor element 2 and the recording room 4 delimiting walls of the receiving element 5 educated.

Die Abmessungen des Aufnahmeelements 5 sind dabei so zu wählen, 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 to be chosen so that the textile structure of the conductor element 2 is not damaged during extrusion. The conductor element formed from the carbon structures combined to form a textile 2 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 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 erstreckender Spaltraum gebildet sein. Der Spaltraum kann zumindest abschnittsweise 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 the in 3 embodiment shown can between the conductor element 2 and the recording room 4 delimiting walls of the receiving element 5 also a perpendicular to the longitudinal axis of the conductor element 2 be formed extending gap. The gap may at least partially filled with electrically or thermally conductive or electrically or thermally insulating materials, ie, for example, 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, a cooling fluid can equally cool the conductor element 2 or the device 1 be guided.

4 zeigt eine längsgeschnittene Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt hier in einem mittigen Bereich der Vorrichtung 1 keine kontinuierliche, sondern eine diskontinuierliche bzw. diskrete elektrische wie auch thermische Kontaktierung zwischen dem Leiterelement 2 und den den Aufnahmeraum 4 begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements 5 vor. Mithin besteht hier abschnittsweise ein diskontinuierlicher Kontaktbereich zwischen dem Leiterelement 2 und den den Aufnahmeraum 4 begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements 5. 4 shows a longitudinal sectional view of a device 1 according to a further embodiment of the invention. Unlike the in 3 shown embodiment is here in a central region of the device 1 no continuous, but a discontinuous or discrete electrical as well as thermal contact between the conductor element 2 and the recording room 4 delimiting walls of the receiving element 5 in front. Consequently, there is a discontinuous contact area between the conductor element in sections 2 and the recording room 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 Positionen der Längsachse des Leiterelements 2 angeordnet und erstrecken 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 Here are web-like, electrically and thermally conductive contact elements 6 intended. The contact elements 6 are at certain positions of the longitudinal axis of the conductor element 2 arranged and extending radially between the conductor element 2 and the recording room 4 delimiting walls of the receiving element 5 ,

Die Kontaktelemente 6 können aus nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen gebildet sein bzw. solche umfassen. Konkret können entsprechende Kontaktelemente 6 aus röhrenförmigen Kohlenstoffstrukturen welche, etwa im Rahmen eines Sinterprozesses, in einen Graphitblock eingebettet worden sind, gebildet sein. Denkbar ist es auch, entsprechende Kontaktelemente 6 in keramische oder metallische Materialien einzubetten. The contact elements 6 may be formed of or include nanoscale carbon structures. Concretely, corresponding contact elements 6 from tubular carbon structures, which have been embedded in a graphite block, for example as part of a sintering process. It is also conceivable corresponding contact elements 6 embedded in ceramic or metallic materials.

5 zeigt eine längsgeschnittene Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu den in den 3, 4 gezeigten Ausführungsbeispielen und ähnlich dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Leiterelement 2 hier weitgehend freiliegend. Die jeweiligen freien Enden des Leiterelements 2 sind elektrisch wie auch thermisch leitend mit klemmenartigen Kontaktelementen 6, so genannten Klemmkontakten, verbunden. 5 shows a longitudinal sectional view of a device 1 according to a further embodiment of the invention. Unlike the ones in the 3 . 4 shown embodiments and similar to those in 1 embodiment shown is the conductor element 2 here largely exposed. The respective free ends of the conductor element 2 are electrically as well as thermally conductive with terminal-like contact elements 6 , so-called terminal contacts, connected.

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 einem 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. 6 shows a cross-sectional view of a device 1 according to a further embodiment of the invention. As a first difference to the embodiments shown in the previous figures, it is in the conductor element 2 not a textile yarn, but a flat textile body in the form of a fabric. As a second difference to the embodiments shown in the previous figures, the conductor element 2 here outside circumference on a support element 7 applied. The application includes a stable, ie 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 ausgebildet, 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 Leiterelement 2 können sonach gekühlt werden. The carrier element is apparent 7 designed as a hollow body, ie it limits a cavity 8th , Due to the circular cross-section, it is the support element 7 after that a pipe. The cavity 8th is of a cooling fluid, ie a cooling fluid such. As water, or a cooling gas, such as cooled carbon dioxide, flows through. The carrier element 7 respectively, the conductor element applied thereto 2 can therefore be cooled.

7 zeigt eine quergeschnittene Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Trägerelement 7 hier massiv ausgeführt, d.h. es begrenzt 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. 7 shows a cross-sectional view of a device 1 according to a further embodiment of the invention. Unlike the in 6 embodiment shown is the carrier element 7 here massive, ie it does not limit a cavity 8th , In the carrier element 7 this can be a pole, for example. An embodiment of the carrier element would also be conceivable 7 as a flexible textile tape or rope.

Schlussendlich zeigt 8 eine quergeschnittene Ansicht einer 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 3 gezeigte Ausführungsbeispiel) in bezüglich ihrer Längsachse paralleler Ausrichtung in ein Hüllelement 9 eingebracht. Derart ist ein mechanisch hoch stabiler, massiver Leiter mit einer hohen elektrischen wie auch thermischen Tragfähigkeit ausgebildet. Finally shows 8th a cross-sectional view of a device 1 according to a further embodiment of the invention. In order to enable the transmission or transmission of high electrical and / or thermal energies or currents, here are several, each in a corresponding receiving element 5 introduced conductor elements 2 (see the in 3 shown embodiment) in parallel with respect to their longitudinal axis alignment in an enveloping element 9 brought in. 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. If applicable to a corresponding envelope element 9 is omitted, can corresponding ladder elements 2 , z. B. in the manner of a braided rope, be twisted into each other.

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. In both cases, a desired cross-section and thus a desired electrical as well as thermal carrying capacity of the device 1 by a suitable number of corresponding conductor elements 2 will be realized.

Anhand von 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. Based on 8th It can therefore be shown that basically several of the embodiments of the device shown in the figures 1 summarized may be formed into an electrical or thermal conductor.

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 bedingt. Derart können die elektrischen wie auch die thermischen Eigenschaften der Leiterelemente 2 bzw. der Vorrichtung 1 insgesamt gezielt beeinflusst werden. 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 the device 1 be influenced in a targeted way.

Für sämtliche in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiele gelten 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 Leiterquerschnitts führt ferner grundsätzlich zu erweiterten anwendungsbezogenen „Designfreiheiten“. For all exemplary embodiments shown in the figures, the following advantages, given with the principle according to the invention, apply:
There is less heating at the same cross section of the device 1 , ie with the same conductor cross-section, realize. Accordingly, the conductor cross-section with the same loss-performance-induced heating of the device 1 be reduced. In addition, a reduction in the conductor cross section leads to extended application-related "design freedoms".

Es ergibt sich insgesamt eine verbesserte thermische Leitfähigkeit, was insbesondere auch in einer verbesserten Abführung von Verlustwärme resultiert. This results in an overall improved thermal conductivity, resulting in particular in an improved dissipation of heat loss.

Es ergibt sich insgesamt eine höhere mechanische Belastbarkeit bzw. Stabilität. Derart kann die Vorrichtung 1 ohne Weiteres in mechanisch hoch beanspruchenden Anwendungen, wie z.B. als Oberleitung für Schienenfahrzeuge, eingesetzt werden. Overall, this results in a higher mechanical strength or stability. That way the device can 1 readily be used in mechanically demanding applications, such as overhead line for rail vehicles.

Durch die vergleichsweise geringe Dichte bzw. das vergleichsweise 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. Due to the comparatively low density or the comparatively low weight of corresponding carbon structures and the low material requirement, the weight of corresponding devices 1 be significantly reduced. This results in particular advantages in terms of handling and transport of appropriate devices 1 ,

Schließlich ist die Verwendung von nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen im Hinblick auf die Umwelt- und Gesundheitsverträglichkeit für Mensch und Tier unbedenklich. Finally, the use of nanoscale carbon structures in terms of environmental and health compatibility is safe for humans and animals.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (15)

Vorrichtung (1) zum Leiten von elektrischer und/oder thermischer Energie, aufweisend wenigstens ein elektrisch und/oder thermisch leitfähiges Leiterelement (2), dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Leiterelement (2) aus zu wenigstens einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen gebildet ist oder zu wenigstens einem Textil zusammengefasste nanoskalige Kohlenstoffstrukturen umfasst. Contraption ( 1 ) for conducting electrical and / or thermal energy, comprising at least one electrically and / or thermally conductive conductor element ( 2 ), characterized in that the at least one conductor element ( 2 ) is formed from nano-scale carbon structures combined to form at least one textile or comprises nano-scale carbon structures combined to form at least one textile. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen wenigstens teilweise zu wenigstens einem Textilgarn und/oder wenigstens teilweise zu wenigstens einem Textilband zusammengefasst sind. Apparatus according to claim 1, characterized in that the nanoscale carbon structures are at least partially combined to form at least one textile yarn and / or at least partially to at least one textile tape. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem wenigstens einen Textilgarn, insbesondere mehreren Textilgarnen, und/oder dem wenigstens einen Textilband, insbesondere mehreren Textilbändern, wenigstens ein, insbesondere gewebe-, gewirke- oder gestrickartiger, Textilkörper gebildet ist. Apparatus 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, at least one, in particular woven, knitted or knitted, textile body is formed. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise in einer durch wenigstens ein Matrixmaterial gebildeten Matrix (3) enthalten sind. 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 matrix formed by at least one matrix material ( 3 ) are included. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Matrixmaterial ein Metall oder ein Kunststoff ist oder ein Metall oder einen Kunststoff umfasst. Apparatus 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. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise in einem Aufnahmeraum (4) eines durch wenigstens ein Aufnahmeelementmaterial gebildeten Aufnahmeelements (5) aufgenommen sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoscale carbon structures combined into 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 included. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Aufnahmeelementmaterial ein Metall, ein Halbleiter, ein Kunststoff, eine Keramik oder ein Glas ist oder ein Metall, einen Halbleiter, einen Kunststoff, eine Keramik oder ein Glas umfasst. Apparatus according to claim 6, characterized in that the at least one receiving element material is a metal, a semiconductor, a plastic, a ceramic or a glass or a metal, a semiconductor, a plastic, a ceramic or a glass. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (5) die zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen diese unmittelbar kontaktierend zumindest abschnittsweise umschließt und/oder zwischen den Aufnahmeraum begrenzenden Wänden des Aufnahmeelements (5) und den nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise wenigstens ein, insbesondere zumindest abschnittsweise mit einem Füllmaterial gefüllter, Spaltraum gebildet ist. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the receiving element ( 5 ) the nanoscale carbon structures combined to form a textile at least partially encloses these directly contacting and / or between the receiving space bounding walls of the receiving element ( 5 ) and the nanoscale carbon structures, at least in sections, 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 kontinuierlich oder diskontinuierlich verlaufende elektrisch und/oder thermisch leitfähige Kontaktbereiche zwischen den zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen und dem Aufnahmeelement (5) ausgebildet sind. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that at least partially continuously or discontinuously extending electrically and / or thermally conductive contact areas between the nanoscale carbon structures combined to form a textile and the receiving element ( 5 ) are formed. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Textil zusammengefassten nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen zumindest abschnittsweise auf ein Trägerelement (7) aufgebracht sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoscale carbon structures combined into a textile at least in sections on a support element ( 7 ) are applied. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (7) zumindest abschnittsweise als ein wenigstens einen Hohlraum (8) begrenzender Hohlkörper ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine Hohlraum (8) von einem Kühlfluid durchströmbar oder durchströmt ist. Apparatus according to claim 10, characterized in that the carrier element ( 7 ) at least in sections as at least one cavity ( 8th ) limiting hollow body is formed, wherein the at least one cavity ( 8th ) is flowed through or flowed through by a cooling fluid. 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. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on at least one of the nano-scale carbon structures combined into a textile at least one electrically and / or thermally conductive contact element ( 6 ) is arranged for electrical and / or thermal contact 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, insbesondere nanoskalige, Kohlenstoffstrukturen, insbesondere Graphit, 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 graphite, formed contact element material or at least comprises such. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen in röhrenförmigen oder kugeligen Strukturen ausgebildet sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoscale carbon structures are formed in tubular or spherical structures. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nanoskaligen Kohlenstoffstrukturen mechanisch vorgespannt sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoscale carbon structures are mechanically biased.

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