DE102020206334A1 - Method for producing an electrical conductor and a device for producing an electrical conductor - Google Patents

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DE102020206334A1
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Inventor
Martin Köhne
Leo Rizzi
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • 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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leiters (11), welches die Schritte des Bereitstellens eines Kohlenstoff umfassenden strangförmigen Leiterwerkstoffs (2), wobei der Leiterwerkstoff (2) insbesondere eine Vielzahl von Graphenplättchen (14), welche aus Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen gebildet sind, und/oder Kohlenstoffnanoröhren umfasst, des Pressens des Leiterwerkstoffs (2) mit einer Pressvorrichtung (8), um einen Druck in einer Pressrichtung (5) auf den Leiterwerkstoff (2) aufzubringen, wobei die Pressrichtung (5) quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längserstreckungsrichtung (6) des Leiterwerkstoffs (2) gerichtet ist, und wobei der Leiterwerkstoff (2) insbesondere in bezüglich seiner Längserstreckung (6) abschnittweise gepresst wird, und des Anlegens eines elektrischen Stroms während des Pressens aufweist, welcher entlang der Pressrichtung (5) durch den Leiterwerkstoff (2) fließt, wobei der Stromfluss ein Erhitzen des Leiterwerkstoffs (2) bewirkt und wobei durch das Pressen und Erhitzen zumindest ein Teil der Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren, insbesondere auf atomarer Ebene, verbunden werden. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung (1) zum Herstellen des elektrischen Leiters (11).The present invention relates to a method for producing an electrical conductor (11), which comprises the steps of providing a strand-like conductor material (2) comprising carbon, the conductor material (2) in particular a multiplicity of graphene platelets (14), which are made up of graphene monolayers and / or graphene multilayers are formed and / or carbon nanotubes are formed, the pressing of the conductor material (2) with a pressing device (8) in order to apply a pressure in a pressing direction (5) to the conductor material (2), the pressing direction (5 ) is directed transversely, in particular perpendicular, to a longitudinal extension direction (6) of the conductor material (2), and wherein the conductor material (2) is pressed in sections with respect to its longitudinal extension (6) and has the application of an electric current during the pressing, which flows along the pressing direction (5) through the conductor material (2), the current flow heating the lei terwerkstoffs (2) and wherein by pressing and heating at least some of the graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes, in particular at the atomic level, are connected. The present invention also relates to a device (1) for producing the electrical conductor (11).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leiters. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Herstellen eines elektrischen Leiters.The present invention relates to a method for manufacturing an electrical conductor. The present invention also relates to an apparatus for producing an electrical conductor.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der CN 110015659 A , sind Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen eines elektrischen Leiters basierend auf Graphen bekannt.From the prior art, for example from the CN 110015659 A , Methods and devices for producing an electrical conductor based on graph are known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leiters bietet den Vorteil, dass ein elektrischer Leiter gebildet werden kann, in dem Graphen und/oder Kohlenstoffnanoröhren mit großer räumlicher Ausdehnung vorliegt/vorliegen. Der elektrische Leiter kann durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Zur Erreichung dieser Vorteile weist das Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leiters die folgenden Schritte auf. Ein Kohlenstoff umfassender und strangförmiger Leiterwerkstoff wird bereitgestellt, wobei der Leiterwerkstoff insbesondere eine Vielzahl von Graphenplättchen umfasst, welche aus Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen gebildet sind. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Leiterwerkstoff Kohlenstoffnanoröhren umfassen. Die Kohlenstoffnanoröhren können einlagig (single walled carbon nanotubes) und/oder mehrlagig sein (multiwalled carbon nanotubes). Der Leiterwerkstoff wird mit einer Pressvorrichtung gepresst, um einen Druck in einer Pressrichtung auf den Leiterwerkstoff aufzubringen, wobei die Pressrichtung quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längserstreckungsrichtung des Leiterwerkstoffs gerichtet ist, und wobei der Leiterwerkstoff insbesondere bezüglich seiner Längserstreckung abschnittweise gepresst wird. Während des Pressens wird ein elektrischer Strom angelegt, welcher entlang der Pressrichtung durch den Leiterwerkstroff fließt, wobei der Stromfluss ein Erhitzen des Leiterwerkstoffs bewirkt und wobei zumindest ein Teil der Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren durch das Pressen und Erhitzen miteinander, insbesondere auf atomarer Ebene, verbunden werden. Der Leiterwerkstoff ist hierbei insbesondere als Film ausgebildet. Die Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren sind hierbei vor dem Pressen und Erhitzen insbesondere überwiegend parallel zur nächstgelegenen Oberfläche des Leiterwerkstoffs ausgerichtet. Das Verfahren führt insbesondere dazu, dass sich die Graphen-Monolagen und/oder Monolagen der Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren miteinander atomar zu größeren Monolagen und/oder Nanoröhren verbinden, wodurch sich in Pressrichtung, insbesondere in Überlappungsbereiche zwischen mehreren Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren die Packungsdichte erhöht. Dadurch wird insbesondere die elektrische Leitfähigkeit erhöht und eine erhöhte strukturelle Stabilität, insbesondere in der Längserstreckung des daraus resultierenden elektrischen Leiters, erreicht.The method according to the invention for producing an electrical conductor offers the advantage that an electrical conductor can be formed in which graphene and / or carbon nanotubes are present with a large spatial extent. As a result of the method according to the invention, the electrical conductor can in particular have a high electrical conductivity. To achieve these advantages, the method of manufacturing an electrical conductor includes the following steps. A conductor material comprising carbon and in the form of a strand is provided, the conductor material in particular comprising a multiplicity of graphene platelets which are formed from graphene monolayers and / or graphene multilayers. As an alternative or in addition to this, the conductor material can comprise carbon nanotubes. The carbon nanotubes can be single-walled carbon nanotubes and / or multi-layered (multiwalled carbon nanotubes). The conductor material is pressed with a pressing device in order to apply pressure to the conductor material in a pressing direction, the pressing direction being directed transversely, in particular perpendicular, to a longitudinal direction of the conductor material, and the conductor material being pressed in sections, in particular with regard to its longitudinal extent. During pressing, an electrical current is applied which flows through the conductor material along the pressing direction, the current flow causing the conductor material to be heated and at least some of the graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes being pressed and heated be connected to each other, especially at the atomic level. The conductor material is designed in particular as a film. The graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes are in this case aligned in particular predominantly parallel to the closest surface of the conductor material before the pressing and heating. The method leads in particular to the fact that the graphene monolayers and / or monolayers of the graphene multilayers and / or carbon nanotubes combine with one another atomically to form larger monolayers and / or nanotubes, whereby in the pressing direction, in particular in overlapping areas between several graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes increases the packing density. As a result, in particular the electrical conductivity is increased and increased structural stability, in particular in the longitudinal extension of the electrical conductor resulting therefrom, is achieved.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

Vorteilhafterweise kann der Leiterwerkstoff atomar verteilte Katalysatoren, insbesondere aus Kupfer und/oder Nickel, aufweisen, durch welche ein Verbinden der Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren katalysiert wird. Dadurch kann die Verbindung zwischen den Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren zuverlässiger, insbesondere schneller, und besser hergestellt werden. Insbesondere können dadurch mildere Prozessbedingungen bereitgestellt werden.The conductor material can advantageously have atomically distributed catalysts, in particular made of copper and / or nickel, by means of which a connection of the graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes is catalyzed. As a result, the connection between the graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes can be established more reliably, in particular faster, and better. In particular, milder process conditions can thereby be provided.

Vorzugsweise können elektrisch leitende Elemente zwischen der Pressvorrichtung und jeweiligen zu pressenden Bereichen der Werkstoffoberfläche des Leiterwerkstoffs angeordnet werden, wobei der Strom zwischen den elektrisch leitenden Elementen angelegt wird, um durch den Leiterwerkstoff zu fließen. Dadurch kann der Strom in Pressrichtung durch den Leiterwerkstoff besonders einfach und zuverlässig angelegt werden.Preferably, electrically conductive elements can be arranged between the pressing device and the respective areas of the material surface of the conductor material to be pressed, the current being applied between the electrically conductive elements in order to flow through the conductor material. As a result, the current can be applied particularly easily and reliably through the conductor material in the pressing direction.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Pressvorrichtung ein erstes Presselement und ein zweites Presselement aufweist, zwischen denen das Pressen des Leiterwerkstoffs erfolgt, wobei zumindest die den Leiterwerkstoff berührenden Oberflächen der Presselemente elektrisch leitend ausgebildet sind und der Strom zwischen den Presselementen angelegt wird, damit der Strom durch den Leiterwerkstoff fließt. Insbesondere kann der Strom dabei zwischen den Presselementen und durch die elektrisch leitenden Elemente durch den Leiterwerkstoff fließen. Dadurch können der Pressvorgang und das Anlegen des elektrischen Stroms besonders vorteilhaft aufeinander abgestimmt sein, da der elektrische Kontakt hierbei beispielhaft durch den Kontakt zur Pressvorrichtung hergestellt wird.It is particularly advantageous if the pressing device has a first pressing element and a second pressing element, between which the pressing of the conductor material takes place, with at least the surfaces of the pressing elements in contact with the conductor material being designed to be electrically conductive and the current being applied between the pressing elements so that the current flows through the conductor material flows. In particular, the current can flow between the pressing elements and through the electrically conductive elements through the conductor material. As a result, the pressing process and the application of the electrical current can be coordinated with one another in a particularly advantageous manner, since the electrical contact is made here, for example, through the contact with the pressing device.

Vorzugsweise können das erste Presselement und/oder das zweite Presselement eine flache hydraulische Presse sein, mit welcher der Leiterwerkstoff in der Längserstreckungsrichtung durch lineares Aufeinanderzubewegen der Presselemente, insbesondere semikontinuierlich, gepresst und erhitzt wird, wobei insbesondere gepresste Abschnitte des Leiterwerkstoffs teilweise überlappen. Dies erlaubt vorteilhafterweise elektrische Leiter aus Graphen herzustellen, welche besonders lange Graphen-Monolagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren enthalten und dadurch eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.The first pressing element and / or the second pressing element can preferably be a flat hydraulic press, with which the conductor material is pressed and heated in the longitudinal direction by moving the pressing elements linearly towards one another, in particular semicontinuously, with in particular pressed sections of the conductor material partially overlapping. This allows advantageously to produce electrical conductors from graphene, which contain particularly long graphene monolayers and / or carbon nanotubes and thus have a high electrical conductivity.

Vorteilhafterweise können das erste Presselement und/oder das zweite Presselement eine Walzeinrichtung bilden, welche Walzen umfasst und mit welcher der Leiterwerkstoff in einem Walzenspalt, insbesondere zwischen zwei Walzen der Walzeinrichtung, durch einen, insbesondere kontinuierlichen, Walzvorgang gepresst und erhitzt wird. Dadurch kann das Verfahren zum Herstellen des elektrischen Leiters besonders schnell und einfach erfolgen. Außerdem können dadurch besonders homogene elektrische Leiter hergestellt werden.Advantageously, the first pressing element and / or the second pressing element can form a rolling device which comprises rollers and with which the conductor material is pressed and heated in a roller gap, in particular between two rollers of the rolling device, by an, in particular, continuous, rolling process. As a result, the method for producing the electrical conductor can be carried out particularly quickly and easily. In addition, particularly homogeneous electrical conductors can be produced in this way.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Pressvorrichtung, insbesondere die Presselemente, beheizt ist/sind, wobei der Leiterwerkstoff durch eine Wärmeübertragung von der Pressvorrichtung, insbesondere von den Presselementen, und durch das Anlegen des Stroms erhitzt wird. Dadurch kann vorteilhafterweise ein Erhitzen des Leiterwerkstoffs besonders präzise erfolgen. Insbesondere kann dadurch eine höhere Temperatur des Leiterwerkstoffs während des Pressens erreicht werden.It is particularly advantageous if the pressing device, in particular the pressing elements, is / are heated, the conductor material being heated by heat transfer from the pressing device, in particular from the pressing elements, and by the application of the current. As a result, the conductor material can advantageously be heated particularly precisely. In particular, a higher temperature of the conductor material can thereby be achieved during the pressing.

Vorteilhafterweise kann der Leiterwerkstoff in einem Vorbehandlungsschritt und/oder während des Pressens einem Vakuum, insbesondere einem Absolutdruck gleich oder kleiner als 0,1 mbar, und/oder einer inerten Atmosphäre, insbesondere aus einem Edelgas wie etwa Helium und/oder Argon, ausgesetzt werden. Dadurch können vorteilhafterweise störende Gasmoleküle, welche in und/oder zwischen den Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren angeordnet sein können, vor und/oder während des Pressvorgangs entfernt werden. Dadurch kann ein elektrischer Leiter mit einer besonders hohen elektrischen Leitfähigkeit und mit einer besonders hohen strukturellen Stabilität hergestellt werden.The conductor material can advantageously be exposed to a vacuum, in particular an absolute pressure equal to or less than 0.1 mbar, and / or an inert atmosphere, in particular made of a noble gas such as helium and / or argon, in a pretreatment step and / or during the pressing. In this way, interfering gas molecules, which can be arranged in and / or between the graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes, can advantageously be removed before and / or during the pressing process. As a result, an electrical conductor with a particularly high electrical conductivity and with a particularly high structural stability can be produced.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Leiterwerkstoff während des Pressens abschnittweise auf gleich oder größer als 300°C, insbesondere 2900 °C bis 3100 °C, erhitzt und einem Druck von mindestens 400 MPa ausgesetzt wird. Dadurch kann eine besonders zuverlässige Neuordnung, insbesondere atomare Neuordnung, von lateral benachbarten Graphen-Monolagen in Graphen-Multilagen und/oder Graphen-Monolagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren zu sehr viel größeren Graphen-Monolagen erfolgen, wodurch die elektrische Leitfähigkeit des daraus resultierenden elektrischen Leiters besonders hoch sein kann.It is particularly advantageous if, during the pressing, the conductor material is heated in sections to equal to or greater than 300 ° C., in particular 2900 ° C. to 3100 ° C., and is exposed to a pressure of at least 400 MPa. This enables a particularly reliable rearrangement, in particular atomic rearrangement, of laterally adjacent graphene monolayers in graphene multilayers and / or graphene monolayers and / or carbon nanotubes to form much larger graphene monolayers, which particularly increases the electrical conductivity of the resulting electrical conductor can be high.

Bevorzugt kann das abschnittweise Pressen und/oder Erhitzen des Leiterwerkstoffs 0,5 - 2,0 Sekunden, weiter bevorzugt 0,5 - 1,0 Sekunde, lang durchgeführt werden. Dadurch kann gleichzeitig ein elektrischer Leiter mit einer besonders hohen elektrischen Leitfähigkeit hergestellt werden und das Verfahren zum Herstellen desselben besonders schnell und effizient durchgeführt werden.The section-wise pressing and / or heating of the conductor material can preferably be carried out for 0.5-2.0 seconds, more preferably 0.5-1.0 seconds. As a result, an electrical conductor with a particularly high electrical conductivity can be produced at the same time and the method for producing the same can be carried out particularly quickly and efficiently.

Vorteilhafterweise kann zum Erzeugen des Stroms eine Spannung von 10 - 100 V angelegt werden. Dadurch können für die Neuordnung der Graphen-Monolagen und/oder der Graphen-Monolagen in Graphen-Multilagen zu sehr viel größeren Graphen-Monolagen und/oder der Kohlenstoffnanoröhren zu sehr viel längeren Nanoröhren optimale Bedingungen geschaffen werden, wodurch ein besonders guter elektrischer Leiter hergestellt werden kann.A voltage of 10-100 V can advantageously be applied to generate the current. As a result, optimal conditions can be created for the rearrangement of the graphene monolayers and / or the graphene monolayers in graphene multilayers into much larger graphene monolayers and / or the carbon nanotubes into much longer nanotubes, whereby a particularly good electrical conductor is produced can.

Vorzugsweise können die dadurch erzeugten verbundenen Graphen-Monolagen eine Länge in Längserstreckungsrichtung von 1 - 20 cm, bevorzugt 3 - 10 cm, besonders bevorzugt 5 - 10 cm, aufweisen. Dadurch kann der elektrische Leiter besonders variabel anstelle von herkömmlichen elektrischen Leitern, beispielsweise in elektrischen Maschinen, eingesetzt werden.The connected graphene monolayers thus produced can preferably have a length in the longitudinal direction of 1-20 cm, preferably 3-10 cm, particularly preferably 5-10 cm. As a result, the electrical conductor can be used in a particularly variable manner instead of conventional electrical conductors, for example in electrical machines.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Herstellen eines elektrischen Leiters aus einem Kohlenstoff umfassenden Leiterwerkstoff, wobei der Leiterwerkstoff insbesondere eine Vielzahl von Graphenplättchen umfasst, welche aus Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen gebildet sind. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Leiterwerkstoff Kohlenstoffnanoröhren umfassen. Die Kohlenstoffnanoröhren können einlagig und/oder mehrlagig sein. Die Vorrichtung weist eine Pressvorrichtung auf, welche ausgebildet ist, einen Druck in einer Pressrichtung auf den Leiterwerkstoff aufzubringen, wobei die Pressrichtung quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längserstreckungsrichtung des Leiterwerkstoffs gerichtet ist. Die Vorrichtung weist außerdem eine Stromquelle auf, welche ausgebildet ist, einen Strom anzulegen, welcher entlang der Pressrichtung durch den Leiterwerkstoff fließt. Der Stromfluss bewirkt dabei ein Erhitzen des Leiterwerkstoffs, wobei die Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen durch das Pressen und Erhitzen miteinander, insbesondere auf atomarer Ebene, verbunden sind. Hierbei weist die Pressvorrichtung insbesondere eine erste rotierende Walze und eine zweite rotierende Walze auf, zwischen denen ein, insbesondere kontinuierliches, Walzen des Leiterwerkstoffs erfolgt, wobei zumindest die den Leiterwerkstoff berührenden Oberflächen der Walzen elektrisch leitend ausgebildet sind und der Strom zwischen den Walzen angelegt wird, um durch den Leiterwerkstoff zu fließen. Die Vorrichtung zum Herstellen des elektrischen Leiters bietet die Vorteile, dass die elektrischen Leiter schnell, effizient und mit einer besonders hohen elektrischen Leitfähigkeit hergestellt werden können. Außerdem können dabei elektrische Leiter auf Basis von Graphen hergestellt werden, welche eine besonders hohe Länge und insbesondere hohe strukturelle Stabilität aufweisen.The present invention also relates to a device for producing an electrical conductor from a conductor material comprising carbon, the conductor material in particular comprising a multiplicity of graphene platelets which are formed from graphene monolayers and / or graphene multilayers. As an alternative or in addition to this, the conductor material can comprise carbon nanotubes. The carbon nanotubes can be single-layer and / or multi-layer. The device has a pressing device which is designed to apply pressure to the conductor material in a pressing direction, the pressing direction being directed transversely, in particular perpendicular, to a direction of longitudinal extent of the conductor material. The device also has a current source which is designed to apply a current which flows through the conductor material along the pressing direction. The current flow causes the conductor material to be heated, with the graphene monolayers and / or graphene multilayers being connected to one another, in particular at the atomic level, by pressing and heating. Here, the pressing device has, in particular, a first rotating roller and a second rotating roller, between which there is, in particular continuous, rolling of the conductor material, at least the surfaces of the rollers in contact with the conductor material being designed to be electrically conductive and the current being applied between the rollers, to flow through the conductor material. The device for producing the electrical conductor has the advantages that the electrical conductors can be produced quickly, efficiently and with a particularly high electrical conductivity. In addition, electrical conductors based on graphene can be produced, which have a particularly long length and, in particular, high structural stability.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

  • 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines elektrischen Leiters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen des elektrischen Leiters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Herstellen des elektrischen Leiters gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
  • 4 eine perspektivische Ansicht des elektrischen Leiters, welcher mit der Vorrichtung zum Herstellen desselben gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
  • 1 a schematic side view of a device for producing an electrical conductor according to a first embodiment of the present invention,
  • 2 a schematic side view of a device for producing the electrical conductor according to a second embodiment of the present invention,
  • 3 a schematic side view of an apparatus for producing the electrical conductor according to a third embodiment of the present invention and
  • 4th Fig. 3 is a perspective view of the electrical conductor manufactured by the apparatus for manufacturing the same according to the third embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Herstellen eines elektrischen Leiters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic side view of a device 1 for producing an electrical conductor according to a first embodiment of the present invention.

Wie der 1 zu entnehmen ist, weist die Vorrichtung 1 eine Pressvorrichtung 8 auf, wobei die Pressvorrichtung 8 ein erstes Presselement 3 und ein zweites Presselement 4 aufweist. Das erste Presselement 3 ist hierbei eine feste Unterlage, auf welcher ein Leiterwerkstoff 2, aus welchem der elektrische Leiter hergestellt wird, angeordnet ist.Again 1 can be seen, the device 1 a pressing device 8th on, the pressing device 8th a first pressing element 3 and a second pressing member 4th having. The first pressing element 3 is a solid base on which a conductor material 2 , from which the electrical conductor is made, is arranged.

Der Leiterwerkstoff 2 ist aus einer Vielzahl von Graphenplättchen 14 gebildet (vergleiche 4) und als Film ausgebildet. Die nachfolgende Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung betrifft einen beispielhaften Leiterwerkstoff 2 mit einer Vielzahl von Graphenplättchen 14. Allerdings kann der Leiterwerkstoff 2 auch aus einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren gebildet sein oder diese enthalten.The conductor material 2 is made from a large number of graphene platelets 14th formed (compare 4th ) and trained as a film. The following description of the exemplary embodiments of the invention relates to an exemplary conductor material 2 with a multitude of graphene flakes 14th . However, the conductor material 2 can also be formed from or contain a large number of carbon nanotubes.

Hierbei können die Graphenplättchen 14 aus Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen gebildet sein. Dabei sind eine große Vielzahl von diesen Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen, welche beispielsweise aus Naturgraphit entnommen werden, aneinander angeordnet, wobei diese zumindest teilweise überlappen. Die Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren sind hierbei insbesondere überwiegend parallel zur nächstgelegenen Oberfläche des Leiterwerkstoffs 2 ausgerichtet.Here, the graphene platelets 14th be formed from graphene monolayers and / or graphene multilayers. A large number of these graphene monolayers and / or graphene multilayers, which are taken from natural graphite, for example, are arranged next to one another, with these at least partially overlapping. The graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes are in particular predominantly parallel to the closest surface of the conductor material 2 aligned.

Als Vorbehandlungsschritt und/oder während des nachstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens kann der Leiterwerkstoff 2 einem Vakuum gleich oder kleiner als 0,1 mbar ausgesetzt werden, um störende Gasmoleküle, die bereits vorhanden sind oder während des thermischen Verfahrensschrittes entstehen, aus dem Leiterwerkstoff 2 zu entfernen, um durch das Pressen eine höhere Packungsdichte zur erzielen. Dabei kann der Leiterwerkstoff 2 insbesondere für etwa 10 Minuten vakuumiert werden. Hierfür kann die gesamte Vorrichtung 1 insbesondere in einer Vakuumkammer angeordnet sein.As a pretreatment step and / or during the manufacturing process described below, the conductor material 2 exposed to a vacuum equal to or less than 0.1 mbar in order to remove interfering gas molecules, which are already present or which arise during the thermal process step, from the conductor material 2 to be removed in order to achieve a higher packing density by pressing. The conductor material 2 especially vacuumed for about 10 minutes. The entire device can be used for this 1 be arranged in particular in a vacuum chamber.

Der Leiterwerkstoff 2 kann außerdem zusätzlich zu den Graphenplättchen 14 atomar verteilte Katalysatoren aufweisen, wodurch die atomare Neuordnung der Graphenplättchen 14 katalysiert werden kann. Dabei können die Katalysatoren beispielsweise Kupfer und/oder Nickel Atome sein, welche in dem Leiterwerkstoff 2 atomar, insbesondere als Vorbehandlungsschritt, verteilt werden. Alternativ können die Katalysatoren mittels einer Beschichtung auf den Presselementen 3, 4 während des Pressens in den Leiterwerkstoff 2 gepresst werden.The conductor material 2 can also be added to the graphene platelets 14th Have atomically distributed catalysts, which causes the atomic rearrangement of the graphene platelets 14th can be catalyzed. The catalysts can, for example, be copper and / or nickel atoms which are present in the conductor material 2 atomically, in particular as a pretreatment step, are distributed. Alternatively, the catalysts can be coated on the pressing elements 3 , 4th during pressing into the conductor material 2 be pressed.

Die Vorrichtung 1 zum Herstellen des elektrischen Leiters aus dem Leiterwerkstoff 2 presst diese Graphenplättchen 14 des Leiterwerkstoffs 2 in einer Pressrichtung 5 gegeneinander. Dafür weist die Pressvorrichtung 8 das zweite Presselement 4 auf, welches hierbei beispielshaft als flache hydraulische Presse, beziehungsweise insbesondere als Teil einer hydraulischen Presse, ausgebildet ist. Hierbei presst die Pressvorrichtung 8 den Leiterwerkstoff 2 bezüglich seiner Längserstreckung 6, welche senkrecht zur Pressrichtung 5 ist, abschnittweise durch ein lineares Aufeinanderzubewegen der Presselemente (3, 4), wobei hierbei das zweite Presselement 4 in Pressrichtung 5 auf das erste Presselement 3 presst. Hierbei kann das Pressen für gleich oder weniger als zwei Sekunden, durchgeführt werden. Der dabei erzeugte Druck kann insbesondere etwa 400 MPa oder mehr betragen.The device 1 for producing the electrical conductor from the conductor material 2 presses these graphene plates 14th of the conductor material 2 in one pressing direction 5 against each other. For this purpose, the pressing device 8th the second pressing element 4th on, which is here, for example, designed as a flat hydraulic press, or in particular as part of a hydraulic press. Here the pressing device presses 8th the conductor material 2 with regard to its longitudinal extension 6th which is perpendicular to the pressing direction 5 is, in sections by moving the pressing elements linearly towards each other ( 3 , 4th ), with the second pressing element 4th in the pressing direction 5 on the first pressing element 3 presses. Here, the pressing can be carried out for equal to or less than two seconds. The pressure generated in this way can in particular be approximately 400 MPa or more.

Das erste Presselement 3 kann hierbei insbesondere ein Förderband sein, welches nach dem Pressen durch das zweite Presselement 4 den Leiterwerkstoff 2 in seiner Längserstreckungsrichtung 6 bewegt, um ein Pressen eines weiteren Abschnitts zu ermöglichen. Dabei kann das Pressen so durchgeführt werden, dass zwei aufeinanderfolgende Pressabschnitte des Leiterwerkstoffs 2 in seiner Längserstreckung 6 zu etwa 10% überlappen.The first pressing element 3 can in particular be a conveyor belt, which after pressing by the second pressing element 4th the conductor material 2 in its longitudinal direction 6th moved to enable pressing of a further section. The pressing can be carried out in such a way that two consecutive Pressed sections of the conductor material 2 in its longitudinal extension 6th overlap by about 10%.

Zusätzlich zu dem Pressen wird eine Verbindung der Graphenplättchen 14 in dem Leiterwerkstoff 2 durch Anlegen eines Stroms verstärkt. Dafür weist die Vorrichtung 1 eine Stromquelle 7 auf. Die Stromquelle 7 ist hierbei an dem ersten Presselement 3 und an dem zweiten Presselement 4 angeschlossen beziehungsweise mit diesen verbunden, um zwischen diesen eine Spannung und/oder einen Strom anzulegen. Hierfür sind insbesondere zumindest die Oberflächen der Presselemente 3, 4 als elektrisch leitend, beispielsweise aus einem Metall, ausgebildet.In addition to the pressing, the graphene platelets are bonded 14th in the conductor material 2 amplified by applying a current. For this, the device 1 a power source 7th on. The power source 7th is here on the first pressing element 3 and on the second pressing member 4th connected or connected to these in order to apply a voltage and / or a current between them. For this purpose, at least the surfaces of the pressing elements are in particular 3 , 4th designed as electrically conductive, for example made of a metal.

Dabei wird eine Spannung von etwa 10 - 100 V zwischen dem ersten Presselement 3 und dem zweiten Presselement 4 angelegt. Durch den Stromfluss, welcher senkrecht durch den Leiterwerkstoff 2, also in Pressrichtung 5, fließt, wird Wärme in dem Leiterwerkstoff 2 erzeugt. Dabei wird der Leiterwerkstoff 2 abschnittweise insbesondere auf über 300 °C und besonders bevorzugt auf 2900 °C bis 3100 °C oder 2900 °C bis 3000 °C erhitzt. Mittels einer Erfassung des Stroms bei angelegter Spannung kann ein Widerstand des Leiterwerkstoffs 2 erfasst werden, wobei der Widerstand wiederrum verwendet werden kann, um zu bestimmen, beispielsweise wie lang und/oder mit welchem Druck der Leiterwerkstoff 2 abschnittweise gepresst und erhitzt wird.A voltage of about 10-100 V is created between the first pressing element 3 and the second pressing member 4th created. Through the current flow, which is perpendicular through the conductor material 2 , i.e. in the pressing direction 5 , flows, heat is generated in the conductor material 2 generated. This is where the conductor material 2 heated in sections in particular to over 300 ° C and particularly preferably to 2900 ° C to 3100 ° C or 2900 ° C to 3000 ° C. A resistance of the conductor material can be determined by detecting the current when the voltage is applied 2 can be detected, the resistance in turn can be used to determine, for example, how long and / or with what pressure the conductor material 2 is pressed and heated in sections.

Durch das gleichzeitige Pressen und Anlegen eines elektrischen Stroms durch den Leiterwerkstoff 2 werden die Graphenplättchen einander angenähert und insbesondere auf atomarer Ebene neugeordnet. Dadurch wird eine besonders gute Verbindung zwischen den einzelnen Graphenplättchen 14, sowohl zwischen überlappenden Bereichen dieser in Pressrichtung 5 als auch zwischen einzelnen Graphenplättchen 14, welche in der Längserstreckungsrichtung 6 nebeneinander angeordnet sind, erreicht.By simultaneously pressing and applying an electrical current through the conductor material 2 the graphene platelets are brought closer to one another and, in particular, rearranged at the atomic level. This creates a particularly good connection between the individual graphene plates 14th , both between overlapping areas of this in the pressing direction 5 as well as between individual graphene plates 14th , which in the longitudinal direction 6th are arranged side by side, achieved.

Durch das vorstehend beschriebene Verfahren zum Herstellen des elektrischen Leiters, insbesondere mit der Vorrichtung 1 zum Herstellen desselben, können elektrische Leiter auf Graphenbasis hergestellt werden, welche Graphen-Monolagen > 1 Vol.% enthalten, die eine Länge von mehr als 1 cm aufweisen. Diese hergestellten elektrischen Leiter haben dadurch den Vorteil, dass Elektronen, welche durch die besonders langen Graphen-Monolagen fließen, auf einen geringen Widerstand treffen, selbst an Übergängen zwischen den Graphen-Monolagen, wie insbesondere an deren Überlappungsflächen.By the method described above for producing the electrical conductor, in particular with the device 1 To produce the same, graphene-based electrical conductors can be produced which contain graphene monolayers> 1% by volume, which have a length of more than 1 cm. These electrical conductors produced have the advantage that electrons flowing through the particularly long graphene monolayers encounter a low resistance, even at transitions between the graphene monolayers, such as in particular at their overlapping surfaces.

2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Herstellen des elektrischen Leiters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 shows a schematic side view of a device 1 for producing the electrical conductor according to a second embodiment of the present invention.

Wie der 2 zu entnehmen ist, kann die Vorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Pressvorrichtung 8 aufweisen, bei welcher das erste Presselement 3 ebenfalls eine hydraulische Presse ist. Dadurch kann der Leiterwerkstoff 2 von beiden Seiten in Pressrichtung 5 gepresst werden.Again 2 can be seen, the device 1 According to the second embodiment of the present invention, a pressing device 8th have, in which the first pressing element 3 is also a hydraulic press. This allows the conductor material 2 from both sides in the pressing direction 5 be pressed.

Zusätzlich dazu kann die Vorrichtung 1 elektrisch leitende Elemente 12, 13 aufweisen, welche jeweils zwischen den Presselementen 3, 4 und dem Leiterwerkstoff 2 angeordnet sind. Dabei ist die Stromquelle 7 an den elektrisch leitenden Elementen 12, 13 angeschlossen, um zwischen diesen einen Strom anzulegen, während der Leiterwerkstoff 2 gepresst wird.In addition, the device 1 electrically conductive elements 12th , 13th have, each between the pressing elements 3 , 4th and the conductor material 2 are arranged. Here is the power source 7th on the electrically conductive elements 12th , 13th connected to apply a current between them, while the conductor material 2 is pressed.

Dadurch müssen die Oberflächen oder die gesamten Presselemente 3, 4 nicht elektrisch leitend ausgebildet sein, da die Spannung zwischen den elektrisch leitenden Elementen 12, 13 angelegt wird. Außerdem kann für die elektrisch leitenden Elementen 12, 13 ein geeignetes Material gewählt werden, welches ein Haften des Leiterwerkstoffs 2 an diesen verhindert. Die Presselemente 3, 4, insbesondere deren Oberflächen, können ebenfalls ein solches Material aufweisen.As a result, the surfaces or the entire pressing elements 3 , 4th not be designed to be electrically conductive, as the voltage between the electrically conductive elements 12th , 13th is created. It can also be used for the electrically conductive elements 12th , 13th a suitable material can be chosen, which an adhesion of the conductor material 2 prevented from doing this. The pressing elements 3 , 4th , in particular their surfaces, can also have such a material.

Die Schritte zum Herstellen des elektrischen Leiters aus dem Leiterwerkstoff 2 mit der Vorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können den Herstellungsschritten mit der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der Vorrichtung 1 entsprechen. Insbesondere kann die Vorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ähnlich der Vorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ein Förderband aufweisen.The steps for making the electrical conductor from the conductor material 2 with the device 1 According to the second embodiment of the present invention, the manufacturing steps with the above-described first embodiment of the device 1 correspond. In particular, the device 1 according to the second embodiment similar to the device 1 of the first embodiment have a conveyor belt.

3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Herstellen des elektrischen Leiters gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a schematic side view of a device 1 for producing the electrical conductor according to a third embodiment of the present invention.

Wie der 3 zu entnehmen ist, weist die Vorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform eine Pressvorrichtung 8, genauer eine Walzeinrichtung, auf. Dabei sind das erste Presselement 3 und das zweite Presselement 4 jeweils Walzen. Alternativ kann hierbei auch nur eines der Presselemente 3, 4 eine Walze sein.Again 3 can be seen, the device 1 according to the third embodiment, a pressing device 8th , more precisely a rolling device. Here are the first pressing element 3 and the second pressing member 4th each roller. Alternatively, only one of the pressing elements can be used here 3 , 4th be a roller.

Hierbei wird der Leiterwerkstoff 2 in einem Walzenspalt zwischen den zwei Walzen 3, 4 gewalzt. Der Walzvorgang kann hierbei insbesondere kontinuierlich sein. Hierfür werden die Walzen in Pressrichtung 5 gegen den Leiterwerkstoff 2 gepresst und in einer Walzrichtung 9 gedreht.This is where the conductor material 2 in a nip between the two rollers 3 , 4th rolled. The rolling process can in particular be continuous. For this purpose, the rollers are in the pressing direction 5 against the conductor material 2 pressed and in one rolling direction 9 turned.

Dabei ist die Stromquelle 7 mit den Walzen 3, 4 verbunden, wobei die Walzen 3, 4, insbesondere deren Oberflächen, als elektrisch leitend ausgebildet sind. Dadurch wird, wie vorstehend mit Bezug auf den anderen Ausführungsformen beschrieben, ein Strom in Pressrichtung 5 zwischen den Walzen 3, 4 und durch den Leiterwerkstoff 2 angelegt.Here is the power source 7th with the rollers 3 , 4th connected, with the rollers 3 , 4th , in particular the surfaces of which are designed to be electrically conductive. As a result, as described above with reference to the other embodiments, a current is generated in the pressing direction 5 between the rollers 3 , 4th and through the conductor material 2 created.

Dadurch, dass die Presselemente 3, 4 hierbei als Walzen 3, 4 ausgebildet sind, kann das Herstellungsverfahren schneller und insbesondere kontinuierlich durchgeführt werden.By the fact that the pressing elements 3 , 4th here as rollers 3 , 4th are formed, the manufacturing process can be carried out more quickly and, in particular, continuously.

Wie außerdem in 4 dargestellt ist, bildet sich in Längserstreckungsrichtung 6 des Leiterwerkstoffs 2 vor den Walzen 3, 4 eine Stauung 10 des Leiterwerkstoffs 2, wodurch eine Annäherung der Graphenplättchen 14 in Längserstreckungsrichtung 6 des Leiterwerkstoffs 2 erhöht wird.As also in 4th is shown, forms in the longitudinal direction 6th of the conductor material 2 in front of the reels 3 , 4th a stowage 10 of the conductor material 2 whereby an approximation of the graphene platelets 14th in the longitudinal direction 6th of the conductor material 2 is increased.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht des elektrischen Leiters 11, welcher mit der Vorrichtung 1 zum Herstellen desselben gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. 4th Fig. 3 shows a perspective view of the electrical conductor 11 , which with the device 1 for making the same according to the third embodiment of the present invention.

Wie der 4 zu entnehmen ist, weist der Leiterwerkstoff 2 vor dem Walzvorgang eine Vielzahl von Graphenplättchen 14 auf, welche größtenteils voneinander beabstandet und zufällig in dem Leiterwerkstoff 2 verteilt sind. An der Stauung 10, welche in der Längserstreckungsrichtung 6 vor den Walzen 3, 4 (vergleiche 3), gebildet ist, werden die Graphenplättchen 14 einander, insbesondere in Längserstreckungsrichtung 6, angenähert.Again 4th can be seen, shows the conductor material 2 a large number of graphene flakes before the rolling process 14th on, which are largely spaced apart and random in the conductor material 2 are distributed. At the stowage 10 , which in the longitudinal direction 6th in front of the reels 3 , 4th (compare 3 ), is formed, the graphene platelets are 14th each other, especially in the longitudinal direction 6th , approximated.

Nach dem Walzvorgang und dem Anlegen des Stroms, hierbei also in Längserstreckungsrichtung 6 nach den Walzen 3, 4, sind die Graphenplättchen 14 neugeordnet, insbesondere auf atomarer Ebene, und bilden in Ihrer Gesamtheit den elektrischen Leiter 11.After the rolling process and the application of the current, in this case in the longitudinal direction 6th after the rollers 3 , 4th , are the graphene plates 14th rearranged, especially at the atomic level, and together form the electrical conductor 11 .

Der dadurch hergestellte elektrische Leiter 11 kann insbesondere Graphen-Monolagen mit einer Länge von mehr als 5 cm enthalten, und so eine elektrische Leitfähigkeit von insbesondere mehr als 2 MS/m sowie eine Dicke von mehr als 5 µm aufweisen.The electrical conductor thus produced 11 can in particular contain graphene monolayers with a length of more than 5 cm and thus have an electrical conductivity of in particular more than 2 MS / m and a thickness of more than 5 μm.

Zusätzlich oder alternativ zu den vorstehenden Ausführungen der Vorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können zumindest eines der Presselemente 3, 4, insbesondere deren Oberflächen, und/oder die elektrisch leitenden Elemente 12, 13 beheizt sein, wodurch eine Einstellung der Temperatur während des Herstellungsverfahrens insbesondere genauer eingestellt werden. Außerdem kann dadurch die Temperatur des Leiterwerkstoffs 2 beim Herstellungsverfahren weiter erhöht werden, ohne dabei einen höheren Strom anlegen zu müssen.In addition or as an alternative to the above embodiments of the device 1 According to the embodiments of the present invention, at least one of the pressing elements 3 , 4th , in particular their surfaces, and / or the electrically conductive elements 12th , 13th be heated, whereby a setting of the temperature can be set in particular more precisely during the manufacturing process. It can also reduce the temperature of the conductor material 2 can be increased further in the manufacturing process without having to apply a higher current.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • CN 110015659 A [0002]CN 110015659 A [0002]

Claims (13)

Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leiters (11), aufweisend die Schritte: • Bereitstellen eines Kohlenstoffs umfassenden strangförmigen Leiterwerkstoffs (2), wobei der Leiterwerkstoff (2) insbesondere eine Vielzahl von Graphenplättchen (14), welche aus Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen gebildet sind, und/oder Kohlenstoffnanoröhren umfasst; • Pressen des Leiterwerkstoffs (2) mit einer Pressvorrichtung (8), um einen Druck in einer Pressrichtung (5) auf den Leiterwerkstoff (2) aufzubringen, wobei die Pressrichtung (5) quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längserstreckungsrichtung (6) des Leiterwerkstoffs (2) gerichtet ist, und wobei der Leiterwerkstoff (2) insbesondere bezüglich seiner Längserstreckung (6) abschnittweise gepresst wird; gekennzeichnet durch • Anlegen eines elektrischen Stroms während des Pressens, welcher entlang der Pressrichtung (5) durch den Leiterwerkstoff (2) fließt, wobei der Stromfluss ein Erhitzen des Leiterwerkstoffs (2) bewirkt und wobei durch das Pressen und Erhitzen zumindest ein Teil der Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren, insbesondere auf atomarer Ebene, verbunden werden.A method for producing an electrical conductor (11), comprising the steps: • Providing a strand-like conductor material (2) comprising carbon, the conductor material (2) in particular a plurality of graphene platelets (14), which are composed of graphene monolayers and / or graphene Multilayers are formed and / or comprise carbon nanotubes; • Pressing the conductor material (2) with a pressing device (8) in order to apply a pressure in a pressing direction (5) to the conductor material (2), the pressing direction (5) being transverse, in particular perpendicular, to a longitudinal direction (6) of the conductor material (2) is directed, and wherein the conductor material (2) is pressed in sections, in particular with regard to its longitudinal extension (6); characterized by • applying an electric current during the pressing, which flows along the pressing direction (5) through the conductor material (2), the current flow causing the conductor material (2) to be heated and wherein at least part of the graphene Monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes, in particular at the atomic level, are connected. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterwerkstoff (2) atomar verteilte Katalysatoren, insbesondere aus Kupfer und/oder Nickel, aufweist, durch die ein Verbinden der Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren katalysiert wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the conductor material (2) has atomically distributed catalysts, in particular made of copper and / or nickel, through which a connection of the graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes is catalyzed. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitende Elemente (12, 13) zwischen der Pressvorrichtung (8) und jeweiligen zu pressenden Bereichen der Werkstoffoberfläche des Leiterwerkstoffs (2) angeordnet werden und der Strom zwischen den elektrisch leitenden Elementen (12, 13) angelegt wird, um durch den Leiterwerkstoff (2) zu fließen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that electrically conductive elements (12, 13) are arranged between the pressing device (8) and the respective areas of the material surface of the conductor material (2) to be pressed and the current between the electrically conductive elements (12, 13) is applied to flow through the conductor material (2). Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung (8) ein erstes Presselement (3) und ein zweites Presselement (4) aufweist, zwischen denen das Pressen des Leiterwerkstoffs (2) erfolgt, wobei zumindest die den Leiterwerkstoff (2) berührenden Oberflächen der Presselemente (3, 4) elektrisch leitend ausgebildet sind und der Strom zwischen den Presselementen (3, 4) angelegt wird, damit der Strom durch den Leiterwerkstoff (2) fließt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressing device (8) has a first pressing element (3) and a second pressing element (4), between which the conductor material (2) is pressed, at least the conductor material (2) contacting surfaces of the pressing elements (3, 4) are designed to be electrically conductive and the current is applied between the pressing elements (3, 4) so that the current flows through the conductor material (2). Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Presselement (3) und/oder das zweite Presselement (4) eine flache hydraulische Presse ist, mit welcher der Leiterwerkstoff (2) in der Längserstreckungsrichtung (6) durch lineares Aufeinanderzubewegen der Presselemente (3, 4), insbesondere semikontinuierlich, gepresst und erhitzt wird, wobei insbesondere gepresste Abschnitte des Leiterwerkstoffs (2) teilweise überlappen.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the first pressing element (3) and / or the second pressing element (4) is a flat hydraulic press, with which the conductor material (2) in the longitudinal direction (6) by moving the pressing elements (3, 4) linearly towards one another, in particular semicontinuously, is pressed and heated, with in particular pressed sections of the conductor material (2) partially overlapping. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Presselement (3) und/oder das zweite Presselement (4) eine Walzeinrichtung bilden, welche Walzen umfasst und mit welcher der Leiterwerkstoff (2) in einem Walzenspalt, insbesondere zwischen zwei Walzen der Walzeinrichtung, durch einen, insbesondere kontinuierlichen, Walzvorgang gepresst und erhitzt wird.Procedure according to Claim 4 or 5 , characterized in that the first pressing element (3) and / or the second pressing element (4) form a rolling device which comprises rollers and with which the conductor material (2) in a roller gap, in particular between two rollers of the rolling device, through one, in particular continuous, rolling process is pressed and heated. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung (8), insbesondere die Presselemente (3, 4), beheizt ist, wobei der Leiterwerkstoff (2) durch eine Wärmeübertragung von der Pressvorrichtung (8), insbesondere von den Presselementen (3, 4), und durch das Anlegen des Stroms erhitzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressing device (8), in particular the pressing elements (3, 4), is heated, the conductor material (2) being transferred by heat from the pressing device (8), in particular from the pressing elements ( 3, 4), and is heated by applying the current. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterwerkstoff (2) in einem Vorbehandlungsschritt und/oder während des Pressens einem Vakuum, insbesondere einem Absolutdruck gleich oder kleiner als 0,1 mbar, und/oder einer inerten Atmosphäre, insbesondere aus einem Edelgas wie etwa Helium und/oder Argon, ausgesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor material (2) in a pretreatment step and / or during the pressing a vacuum, in particular an absolute pressure equal to or less than 0.1 mbar, and / or an inert atmosphere, in particular from a Noble gas such as helium and / or argon is exposed. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterwerkstoff (2) während des Pressens abschnittweise auf gleich oder größer als 300 °C, insbesondere 2900 °C bis 3100 °C, erhitzt und einem Druck von mindestens 400 MPa ausgesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the pressing the conductor material (2) is heated in sections to equal to or greater than 300 ° C, in particular 2900 ° C to 3100 ° C, and is exposed to a pressure of at least 400 MPa. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abschnittweise Pressen und/oder Erhitzen des Leiterwerkstoffs (2) 0,5 - 2,0 Sekunden, bevorzugt 0,5 - 1,0 Sekunde, lang durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the section-wise pressing and / or heating of the conductor material (2) is carried out for 0.5-2.0 seconds, preferably 0.5-1.0 seconds. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des Stroms eine Spannung von 10 - 100V angelegt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage of 10-100V is applied to generate the current. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten verbundenen Graphen-Monolagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren im elektrischen Leiter (11) in Längserstreckungsrichtung eine Länge von 1 - 20 cm, bevorzugt 3 - 10 cm, besonders bevorzugt 5 - 10 cm, aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the connected graphene monolayers and / or carbon nanotubes produced in the electrical conductor (11) have a length of 1 - 20 cm, preferably 3 - 10 cm, particularly preferably 5 - 10 cm, in the direction of longitudinal extension, exhibit. Vorrichtung (1) zum Herstellen eines elektrischen Leiters (11) aus einem Kohlenstoff umfassenden Leiterwerkstoff (2), wobei der Leiterwerkstoff (2) insbesondere eine Vielzahl von Graphenplättchen (14), welche aus Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen gebildet sind, und/oder Kohlenstoffnanoröhren umfasst, aufweisend: • eine Pressvorrichtung (8), wobei die Pressvorrichtung (8) ausgebildet ist, einen Druck in einer Pressrichtung (5) auf den Leiterwerkstoff (2) aufzubringen, wobei die Pressrichtung (5) quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längserstreckungsrichtung (6) des Leiterwerkstoffs (2) gerichtet ist; gekennzeichnet durch • eine Stromquelle (7), welche ausgebildet ist, einen Strom anzulegen, welcher entlang der Pressrichtung (5) durch den Leiterwerkstoff (2) fließt, wobei der Stromfluss ein Erhitzen des Leiterwerkstoffs (2) bewirkt und wobei die Graphen-Monolagen und/oder Graphen-Multilagen und/oder Kohlenstoffnanoröhren durch das Pressen und Erhitzen miteinander, insbesondere auf atomarer Ebene, verbunden sind, • wobei insbesondere die Pressvorrichtung (8) eine erste rotierende Walze (3) und eine zweite rotierende Walze (4) aufweist, zwischen denen ein, insbesondere kontinuierliches, Walzen des Leiterwerkstoffs (2) erfolgt, wobei zumindest die den Leiterwerkstoff (2) berührenden Oberflächen der Walzen (3, 4) elektrisch leitend ausgebildet sind und der Strom zwischen den Walzen (3, 4) angelegt wird, um durch den Leiterwerkstoff (2) zu fließen.Device (1) for producing an electrical conductor (11) from a conductor material (2) comprising carbon, the conductor material (2) in particular a multiplicity of graphene platelets (14) which are formed from graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or comprise carbon nanotubes, having: a pressing device (8), the pressing device (8) being formed, applying a pressure in a pressing direction (5) to the conductor material (2), the pressing direction (5) being directed transversely, in particular perpendicularly, to a longitudinal direction (6) of the conductor material (2); characterized by • a current source (7) which is designed to apply a current which flows along the pressing direction (5) through the conductor material (2), the current flow causing the conductor material (2) to be heated and the graphene monolayers and / or graphene multilayers and / or carbon nanotubes are connected to one another by pressing and heating, in particular at the atomic level, wherein in particular the pressing device (8) has a first rotating roller (3) and a second rotating roller (4) between where the conductor material (2) is rolled, in particular continuously, with at least the surfaces of the rollers (3, 4) in contact with the conductor material (2) being designed to be electrically conductive and the current being applied between the rollers (3, 4) to to flow through the conductor material (2).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022203207A1 (en) 2022-03-31 2023-10-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Process for producing a graphene film

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110015659A (en) 2019-04-08 2019-07-16 杭州高烯科技有限公司 A kind of continuous electric heating graphitization rolling equipment

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110015659A (en) 2019-04-08 2019-07-16 杭州高烯科技有限公司 A kind of continuous electric heating graphitization rolling equipment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022203207A1 (en) 2022-03-31 2023-10-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Process for producing a graphene film
WO2023186456A1 (en) 2022-03-31 2023-10-05 Robert Bosch Gmbh Method for producing a graphene film

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