DE102018202108B4

DE102018202108B4 - Elektisches Kabel und Kabelbaum, bei dem dieses verwendet wird

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Publication number: DE102018202108B4
Application number: DE102018202108.2A
Authority: DE
Inventors: Youhei Uchida; Hideo GONDA; Junichirou TOKUTOMI; Jun Yanagimoto
Original assignee: University of Tokyo NUC; Yazaki Corp
Current assignee: University of Tokyo NUC; Yazaki Corp
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: US11130312B2; US20180233247A1; JP6784441B2; DE102018202108A1; JP2018133163A; CN108428491A

Abstract

Elektrisches Kabel, umfassend: einen Aluminium-Elementdraht, der ein Aluminium-Basismaterial und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die in dem Aluminium-Basismaterial dispergiert sind, aufweist,worin der Aluminium-Elementdraht eine elektrische Leitfähigkeit von 62%IACS oder mehr und eine Zugfestigkeit von 130 MPa oder mehr aufweist;worin das Aluminium-Basismaterial einen Polykristall mit einer Vielzahl von Aluminium-Kristallkörnern umfasst; undworin eine Vielzahl von leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wegen in dem Aluminium-Basismaterial gebildet sind, die aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufgebaut sind und die einen leitfähigen Weg bilden, der es ermöglicht, dass Elektrizität hierdurch in einer Längsrichtung des Aluminium-Elementdrahts (1) geleitet wird, indem er an einem Teil der Korngrenzen zwischen der Vielzahl von Aluminium-Kristallkörnern in einem Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials und entlang der Längsrichtung des Aluminium-Elementdrahts vorliegt, undworin die Vielzahl von leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wegen im Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials einen Abstand voneinander aufweist.

Description

HINTERGRUND
1. TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel und einen Kabelbaum, bei dem dieses verwendet wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein elektrisches Kabel, mit dem hoch-leitende Eigenschaften und Festigkeit erreicht werden können, und einen Kabelbaum, bei dem das elektrische Kabel verwendet wird.
2. STAND DER TECHNIK
Konventionell ist als ein Verfahren zum Verstärken der Festigkeit eines Metallmaterials ein Verfahren durchgeführt worden, in dem ein zweites Metall, welches sich von einem Basismetall des Metallmaterials unterscheidet, mit dem Metallmaterial gemischt wird. Jedoch besteht hier das Problem, dass die leitenden Eigenschaften des Metallmaterials sich stark verringern, wenn das Metallmaterial mit dem zweiten Material vermischt wird.
Entsprechend hat ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Kompositmaterial Beachtung gefunden, das durch Komplexieren eines Metallmaterials mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) erhalten wird. Ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen weist eine hohe Festigkeit auf und führt eine ballistische Leitung durch, und entsprechend wird erwartet, dass die Festigkeit und die leitenden Eigenschaften hiervon im Vergleich mit solchen des Metallmaterials verbessert werden. Derzeit werden eine Vielzahl von Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Kompositmaterialien vorgeschlagen.
Z.B. offenbart das japanische Patent Nr. JP 5 683 974 B2 einen Walzdraht, der unter Verwendung eines Kompositmaterials erhalten wird, worin Kohlenstoff-Nanoröhrchen in einem Aluminiummaterial dispergiert sind. Der Walzdraht weist eine Zellstruktur auf, enthaltend: einen Wandbereich, der Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthält; und einen inneren Bereich der Wand, der von dem Wandbereich umgeben ist und der ein Aluminiummaterial oder dergleichen enthält. In diesem Walzdraht beträgt das Mischungsverhältnis der Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu dem Aluminiummaterial von 0,2 Gew.% bis 5 Gew.%.
Der in dem japanischen Patent Nr. JP 5 683 974 B2 beschriebene Walzdraht wird durch die folgenden Schritte erhalten.
Als erstes wird eine Mischung, die ein Aluminiumpulver, die Kohlenstoffnanoröhren und Elastomer enthält, einer Wärmebehandlung unterzogen, wodurch das Elastomer verdampft wird, um einen porösen Körper zu erhalten. Als nächstes wird der poröse Körper einem Plasma-Sintern in einem Gießgefäß unterzogen, und es wird ein Rohling hergestellt. Dieser Rohling wird ferner einem Extrusionsformen unterzogen, und wird bei 500°C geglüht, wodurch der Walzdraht erhalten wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Der in den japanischen Patent JP 5 683 974 B2 beschriebene Walzdraht wies jedoch das Problem auf, dass die elektrische Leitfähigkeit hiervon niedriger ist als diejenige von Aluminium, d.h., eines reinen Metalls. Es wird angenommen, dass dies so ist, weil ein Oxidfilm auf einer Oberfläche von jedem Partikel des Aluminiumpulvers gebildet wird, was den elektrischen Widerstand des Walzdrahts erhöht, und weil eine Luftblase in dem porösen Körper oder dem Rohling als ein Hohlraum in dem Walzdraht verbleibt. Ferner wies der in dem japanischen Patent JP 5 683 974 B2 beschriebene Walzdraht ein Problem dahingehend auf, dass ein Rückstand, der in dem Fall des Verdampfens des Elastomers generiert wird, auf einer Oberfläche des Walzdrahts verbleibt, was leicht, die elektrische Leitfähigkeit des Walzdrahts herabsetzt. Anders ausgedrückt, tritt ein exklusiver Event so auf, dass das Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet wird, um die Festigkeit zu erhöhen, wodurch die elektrische Leitfähigkeit hiervon gleich oder kleiner wird als die von reinem Aluminium, wohingegen, um die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen, die Festigkeit verringert wird. Entsprechend übersteigt die elektrische Leitfähigkeit im Fall des Walzdrahts des japanischen Patents JP 5 683 974 B2 die elektrische Leitfähigkeit von reinem Aluminium nicht wesentlich, und somit ist es schwierig gewesen, den Walzdraht in einem elektrische Kabel und einem Kabelbaum für Automobile einzusetzen.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts des Problems der konventionellen Technologie gemacht worden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Kabel bereitzustellen, mit dem eine elektrische Leitfähigkeit erreicht werden kann, die höher ist als die von reinem Aluminium, und das eine Festigkeit aufweist, die gleich oder höher ist als die von reinem Aluminium, als auch einen Kabelbaum bereitzustellen, bei dem das elektrische Kabel verwendet wird.
Ein elektrisches Kabel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Aluminiumelementdraht, der ein Aluminium-Basismaterial und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die in dem Aluminium-Basismaterial dispergiert sind, aufweist, worin der Aluminium-Elementdraht eine elektrische Leitfähigkeit von 62%IACS oder mehr und eine Zugfestigkeit von 130 MPa oder mehr aufweist, und worin das Aluminium-Basismaterial einen Polykristall mit einer Vielzahl von Aluminium-Kristallkörnern umfasst. Ferner sind in dem Aluminium-Basismaterial eine Vielzahl von leitfähigen Wegen aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen gebildet, wobei die Wege aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufgebaut sind und einen leitfähigen Weg bilden, der es ermöglicht, dass Elektrizität hierdurch in einer Längsrichtung des Aluminium-Elementdrahts geleitet wird, indem er in einem Teil der Korngrenzen zwischen der Vielzahl von Aluminium-Kristallkörnern in einem Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials und entlang der Längsrichtung des Aluminium-Elementdrahts vorliegt. Die Vielzahl von leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wegen weisen im Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials jeweils einen Abstand voneinander auf.
Ein elektrisches Kabel gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft das elektrische Kabel gemäß der ersten Ausführungsform. In dem Aluminium-Elementdraht beträgt der Mengenanteil von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, bezogen auf das Aluminium-Basismaterial, von 0,1 Masse-% bis 1,25 Masse-%.
Ein elektrisches Kabel gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft das elektrische Kabel gemäß irgendeiner der ersten und zweiten Ausführungsformen und umfasst ferner ein Beschichtungsmaterial zum Bedecken des äußeren Umfangs des Aluminium-Elementdrahts, und das Beschichtungsmaterial weist einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁹ Ω·mm oder mehr auf.
Ein Kabelbaum gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das elektrische Kabel gemäß irgendeiner der ersten bis dritten Ausführungsformen.
Im Hinblick auf das elektrische Kabel der vorliegenden Ausführungsform werden die leitfähigen Wege durch Dispergieren von Kohlenstoff-Nanoröhrchen in dem Aluminium-Basismaterial gebildet. Folglich ist es möglich, ein elektrisches Kabel und einen Kabelbaum zu erhalten, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die höher ist als die von reinem Aluminium, und die auch eine Festigkeit aufweisen, die gleich oder größer ist als die von reinem Aluminium.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Teil eines Aluminium-Elementdrahts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Teil eines Abschnitts entlang der Linie A-A der 1 veranschaulicht;
3A ist eine schematische Ansicht zum Beschreiben eines Schritts zur Herstellung des Aluminium-Elementdrahts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3B ist eine schematische Ansicht zum Beschreiben eines Schritts zur Herstellung des Aluminium-Elementdrahts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Ansicht, die ein Ergebnis veranschaulicht, wenn ein gemischtes Pulver, das ein Aluminiumpulver und Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthält, mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wird;
5 ist eine Ansicht, die ein Bespiel eines Grün-Pressling-Formschritts veranschaulicht.
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Extrusions-Verarbeitungsschritts zeigt;
7 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer in dem Extrusions-Verarbeitungsschritt zu verwendenden Düse zeigt;
8 ist eine Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel der in dem Extrusions-Verarbeitungsschritt zu verwendenden Düse zeigt;
9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines elektrischen Kabels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Ansicht, die ein Ergebnis veranschaulicht, wenn ein Querschnitt in Querrichtung eines Aluminium-Elementdrahts, der in Beispiel 1 erhalten wurde, mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wird;
11 ist eine Ansicht, die ein Ergebnis veranschaulicht, wenn ein Querschnitt in Längsrichtung des Aluminium-Elementdrahts, der in Beispiel 1 erhalten wurde, mit dem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wird;
12 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und der CNT-Konsistenz im Hinblick auf die in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhaltenen Aluminium-Elementdrähte zeigt; und
13 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Nennbelastung und der Nenndehnung in den Aluminium-Elementdrähten von Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG
Nachstehend werden das elektrische Kabel gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ein Kabelbaum, bei dem das elektrische Kabel verwendet wird, im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Man beachte, dass die Größenverhältnisse von jeder Zeichnung zum Zwecke der Erklärung übertrieben dargestellt sind und sich von den tatsächlichen Verhältnissen unterscheiden können.
[Aluminium-Elementdraht]
Das elektrische Kabel gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist einen Aluminium-Elementdraht (1) auf, wie in 1 veranschaulicht. Der Aluminium-Elementdraht (1) ist ein Walzdraht, der sich in einer Längsrichtung (L) erstreckt, und 1 veranschaulicht nur einen Teil des Aluminium-Elementdrahts (1).
Der Aluminium-Elementdraht (1) der Ausführungsform weist ein Aluminium-Basismaterial (10) und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die in dem Aluminium-Basismaterial (10) dispergiert sind, auf. Das Aluminium-Basismaterial (10) umfasst einen Polykristall mit einer Vielzahl von Aluminium-Kristallkörnern (11) .
Es ist bevorzugt, dass zumindest ein Teil des Aluminium-Basismaterials (10) aus den Polykristallen aufgebaut ist, und es ist stärker bevorzugt, dass das gesamte Aluminium-Basismaterial (10) aus den Polykristallen aufgebaut ist.
Es ist bevorzugt, dass die Aluminium-Kristallkörner (11) aus reinem Aluminium mit einer Reinheit von 99,7 Masse-% oder mehr aufgebaut sind. Als reines Aluminium wird unter den Aluminiumbarren, die in den japanischen Industriestandards: JIS H2102 (Aluminiumbarren für das Aufschmelzen) spezifiziert sind, bevorzugt eines verwendet, das ein Aluminiummetall mit einer Al-Reinheit von 99,70 oder mehr ist. Spezifische Beispiele hiervon umfassen A199,70, A199,94, A199,97, A199,98, A199,99, A199,990 und A199,995 mit einer Reinheit von 99,7 Masse-% oder mehr. In der Ausführungsform können nicht nur teure und hochreine Aluminiumbarren, wie Al99,995, verwendet werden, sondern auch vernünftig eingepreistes reines Aluminium mit einer Reinheit von 99,7 Masse-% oder mehr kann verwendet werden.
Die Aluminium-Kristallkörner (11) können eine geringe Menge an unvermeidbaren Verunreinigungen enthalten. Beispiele von unvermeidbaren Verunreinigungen, die in der Aluminium-Kristallkörnern (11) enthalten sein können, umfassen Eisen (Fe), Silicium (Si), Kupfer (Cu), Gallium (Ga), Zink (Zn), Bor (B), Mangan (Mn), Blei (Pb), Calcium (Ca) und Kobalt (Co). Diese Verunreinigungen sind unvermeidbar in einem Bereich enthalten, in dem sie die Wirkung der Ausführungsform nicht beeinträchtigen und die Eigenschaften des Aluminium-Elementdrahts der Ausführungsform nicht bemerkenswert beeinflussen. Ferner umfasst der hierin verwendete Begriff „unvermeidbare Verunreinigungen“ ein Element, das original in einem zu verwendenden reinen Aluminiumbarren enthalten ist. Die Gesamtmenge den unvermeidbaren Verunreinigungen in den Aluminium-Kristallkörnern (11) beträgt bevorzugt 0,15 Masse-% oder weniger, und stärker bevorzugt 0,12 Masse-% oder weniger. Ferner können die unvermeidbaren Verunreinigungen in den Aluminium-Kristallkörnern gelöst sein oder ausgefällt sein.
In dem Aluminium-Elementdraht (1) beträgt die mittlere Kristallkorngröße der Aluminium-Kristallkörner (11) bevorzugt von 0,1 µm bis 100 µm, stärker bevorzugt von 1 µm bis 50 µm und weiterhin stärker bevorzugt von 1 µm bis 10 µm. Wenn entweder der Querschnitt in Längsrichtung oder der Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Elementdrahts (1) beobachtet wird, beträgt ferner die mittlere Kristallkorngröße der Aluminium-Kristallkörner (11) bevorzugt von 0,1 µm bis 100 µm, stärker bevorzugt von 1 µm bis 50 µm und weiterhin stärker bevorzugt von 1 µm bis 10 µm. Die mittlere Kristallkorngröße der Aluminium-Kristallkörner (11) ist innerhalb dieses Bereichs, wodurch die Kohlenstoff-Nanoröhrchen dazu tendieren, an den Korngrößen (15) der Aluminium-Kristallkörner (11) dispergiert zu sein. Somit kann die Festigkeit des Aluminium-Elementdrahts (1) durch einen Dispersions-Verfestigungsmechanismus erhöht werden. Ferner werden die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20), die nachstehend beschreiben werden, leicht an den Kerngrenzen (15) der Aluminium-Kristallkörner (11) gebildet, so dass es möglich wird, die elektrische Leitfähigkeit des Aluminium-Elementdrahts (1) zu erhöhen. Man beachte, dass der Querschnitt in Längsrichutng des Aluminium-Elementdrahts (1) ein Querschnitt ist, der durch Schneiden des Aluminium-Elementdrahts (1) entlang der Längsrichtung (L) hiervon erhalten wird. Der Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Elementdrahts (1) ist ein Querschnitt, der durch Schneiden des Aluminium-Elementdrahts (1) entlang einer Ebene, die zu der Längsrichtung (L) hiervon rechtwinklig ist, erhalten wird. Die mittlere Kristallkorngröße der Aluminium-Kristallkörner (11) kann durch Beobachten des Querschnitts des Aluminium-Elementdrahts (1) mit einem Rasterelektronenmikroskop oder einem Transmissionselektronenmikroskop und durch Durchführen des Schneideverfahrens, das in JIS H0501 spezifiziert ist (Verfahren zum Abschätzen der mittleren Korngröße von geschmiedetem Kupfer und Kupferlegierungen, ISO 2624) bestimmt werden.
In dem Aluminium-Elementdraht (1) ist die Querschnittsform der Aluminium-Kristallkörner (11) nicht besonders beschränkt. In 2 wird die Querschnittsform der Aluminium-Kristallkörner (11) als eine hexagonale Form veranschaulicht, und die Querschnittsform der Aluminium-Kristallkörner (11) kann jegliche Form annehmen, die sich von der hexagonalen Form unterscheidet.
Wie vorstehend beschrieben, weist der Aluminium-Elementdraht (1) gemäß der Ausführungsform das Aluminium-Basismaterial (10) und die Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die in dem Aluminium-Basismaterial (10) dispergiert sind, auf. Wie in 2 veranschaulicht, liegen die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20), die aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufgebaut sind, an einem Teil der Korngrenzen (15) der Aluminium-Kristallkörner (11) vor. In dem Aluminium-Elementdraht (1) ist eine Vielzahl der leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) gebildet.
Die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) werden aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen gebildet und bilden leitfähige Wege (P), die es ermöglichen, dass Elektrizität hierdurch in der Längsrichtung (L) des Aluminium-Basismaterials (10) geleitet wird. Der leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Weg (20) wird aus einem oder mehreren Kohlenstoff-Nanoröhrchen gebildet. Als jedes der Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die den leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Weg (20) aufbauen, können ein oder zwei oder mehr Kohlenstoff-Nanoröhrchen in einem verlängerten Zustand vorliegen, oder ein oder zwei oder mehr Kohlenstoff-Nanoröhrchen können in einer massiven Form aggregiert sein.
Als Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) aufbauen, können jegliche bekannte Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet werden. Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen können Einzel-Wand-Nanoröhrchen (SWNT, Einzel-Schicht) oder Multi-Wand-Nanoröhrchen (MWNT, Multi-Schicht) sein. Der Durchmesser des Kohlenstoff-Nanoröhrchen beträgt bevorzugt 0,4 nm bis 50 nm, und die mittlere Länge des Kohlenstoff-Nanoröhrchens beträgt bevorzugt 10 µm oder mehr.
Wenn das Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit Raman-Spektroskopie vermessen wird, erscheinen in dem Raman-Spektrum charakteristische Peaks, die sich aus der Gittervibration ableiten, wie z.B. eine D-Bande bei etwa 1.300 cm^-1, eine G-Bande bei etwa 1.590 cm^-1 und einer G'-Bande bei etwa 2.700 cm^-1. Die G-Bande stammt von der Streckschwingung in der Ebene einer sechsgliedrigen Ringstruktur in einer Graphitstruktur, und die D-Bande stammt von einer Defektstruktur hiervon. Das Intensitätsverhältnis zwischen der G-Bande und der D-Bande (G/D-Verhältnis) ist ein Indikator, der den Anteil von Kristallen in dem Kohlenstoff-Nanoröhrchen anzeigt. Weil die leitenden Eigenschaften und die Zugfestigkeit umso besser sind, je weniger Defekte und je höher die Kristallinität des Kohlenstoff-Nanoröhrchens in der Graphitstruktur sind, ist somit das G/D-Verhältnis bevorzugt größer. Entsprechend beträgt das G/D-Verhältnis der Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) aufbauen, bevorzugt 5 oder mehr.
Wie in 2 veranschaulicht, liegt der leitende Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Weg (20) an einem Teil der Korngrenzen (15) zwischen den Aluminium-Kristallkörnern (11) in der Querschnittsrichtung in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials (10) vor. Anders ausgedrückt, liegen im Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials (10) die leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) nicht an den gesamten Korngrenzen (15) der Aluminium-Kristallkörner (11) vor. Somit weist der leitende Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Weg (20) keine Struktur auf, die die Aluminium-Kristallkörner (11) umschließt. Die mehreren leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) weisen einen Abstand voneinander auf, wie in 2 veranschaulicht ist.
Man beachte, dass der konventionell bekannte Aluminium-Elementdraht ein Aluminium-Elementdraht ist, der eine sogenannte Zellstruktur aufweist, worin ein leitfähiger Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Weg den gesamten Umfang eines Aluminium-Kristallkorns bedeckt. Die Zellstruktur ist eine Struktur, worin das Aluminium-Kristallkorn in einer Zelle enthalten ist, die durch den leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Weg gebildet wird. Gewöhnlicherweise wird die Zellstruktur aus einer Vielzahl der Zellen aufgebaut und weist eine Wabenstruktur auf, worin zwei benachbarte Zellen so verbunden sind, dass sie eine gemeinsame Wandoberfläche aufweisen. In der Zellstruktur liegen die leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege an den gesamten Korngrenzen zwischen den Aluminium-Kristallkörnern vor.
Hingegen liegen im Fall des Aluminium-Elementdrahts (1) der Ausführungsform in dem Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials (10) die leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) an einem Teil der Korngrenzen (15) zwischen den Aluminium-Kristallkörnern (11) vor, und sie liegen nicht an den gesamten Korngrenzen (15) vor. Somit weist der Aluminium-Elementdraht (1) gemäß der Ausführungsform eine klar verschiedene Struktur von der Zellstruktur auf, weil die leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) keine Zelle bilden, die die Aluminium-Kristallkörner (11) umschießt.
Wie in 1 veranschaulicht ist, liegen die leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Basismaterials (10) vor, wodurch sie leitende Wege (P) bilden, die es ermöglichen, dass Elektrizität hierdurch in der Längsrichtung des Aluminium-Basismaterials (10) geleitet wird. Man beachte, dass in dem Aluminium-Elementdraht (1) die leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) kontinuierlich, intermittierend oder sowohl kontinuierlich als auch intermittierend entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Basismaterials (10) vorliegen.
Z.B. liegen in 1 leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20a) kontinuierlich entlang der Längsrichtung (L) vor. Hier bedeutet, dass die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege kontinuierlich vorliegen, dass die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20), die in der Längsrichtung (L) zueinander angrenzend vorliegen, miteinander in Kontakt stehen. In 1 liegen die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20b) intermittierend entlang der Längsrichtung (L) vor. Hier bedeutet, dass die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege intermittierend vorliegen, dass die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20), die zueinander angrenzend in der Längsrichtung (L) vorliegen, nicht in Kontakt miteinander stehen.
Man beachte im Hinblick auf die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20), dass zumindest ein Teil der leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Basismaterials (10) vorliegen kann. Es ist daher nicht notwendig, dass alle leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Basismaterials (10) vorliegen. Z.B. muss in dem Aluminium-Elementdraht (1) gemäß der Ausführungsform eine Orientierungsrichtung eines Teils der leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) nicht entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Basismaterials (10) vorliegen. In diesem Fall wird eine Orientierungsrichtung der leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) in dem Aluminium-Elementdraht (1) willkürlich.
Wie vorstehend beschreiben liegen in dem Aluminium-Elementdraht (1) gemäß der Ausführungsform die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) nicht notwendigerweise kontinuierlich entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Basismaterials (10) vor. Weil das Aluminium-Basismaterial (10) selbst leitfähige Eigenschaften aufweist, ist es jedoch möglich, eine Leitung durch das Aluminium-Basismaterial (10) durchzuführen, sogar wenn die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) in Abständen voneinander vorliegen.
In dem Aluminium-Elementdraht (1) beträgt der Gehalt der Kohlenstoff-Nanoröhrchen bezogen auf das Aluminium-Basismaterial (10) bevorzugt von 0,1 Masse-% bis 1,25 Masse-%. Wenn der Mengenanteil der Kohlenstoff-Nanoröhrchen innerhalb des Bereichs ist, werden die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) leicht gebildet, und somit ist es möglich, den Aluminium-Elementdraht (1), dessen elektrische Leitfähigkeit und Festigkeit höher sind als diejenigen eines Elementdrahts, der aus reinem Aluminium aufgebaut ist, zu erhalten. Man beachte, dass im Hinblick der weiteren Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit der Mengenanteil der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in Bezug auf das Aluminium-Basismaterial (10) stärker bevorzugt von 0,25 Masse-% bis 0,75 Masse-% beträgt.
Es ist bevorzugt, dass die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20), die an Korngrenzen (15) der Aluminium-Kristallkörner (11) gebildet sind, eine Dicke von 2 nm bis 10 µm aufweisen. Wenn entweder der Querschnitt in Längsrichtung oder der Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Elementdrahts (1) beobachtet wird, beträgt ferner die Dicke der leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) stärker bevorzugt von 2 nm bis 10 µm. Wenn die Dicke der leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) innerhalb des Bereichs ist, ist es leicht, die leitfähigen Wege (P) entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Elementdrahts (1) zu bilden, und somit können die leitenden Eigenschaften des Aluminium-Elementdrahts (1) effektiv verbessert werden. Man beachte, dass die Dicke der leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) durch Beobachten des Querschnitts in Längsrichtung oder des Querschnitts in Querrichtung des Aluminium-Elementdrahts (1) mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) oder einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) gemessen werden können.
Der Aluminium-Elementdraht (1) weist eine elektrische Leitfähigkeit von 62%IACS oder mehr und eine Zugfestigkeit von 130 MPa oder größer auf. In dem Aluminium-Elementdraht (1) sind die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) durch Komplexieren von hoch-kristallinen Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit reinem Aluminium gebildet. Somit ist es möglich, dass der Aluminium-Elementdraht (1) eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die größer ist als die von reinem Aluminium, und auch eine Festigkeit aufweist, die gleich zu oder größer als die von reinem Aluminium ist. Man beachte, dass die elektrische Leitfähigkeit des Aluminium-Elementdrahts (1) gemäß dem japanischen Industriestandard: JIS C2525 (Testverfahren für Leiter-Widerstand und spezifischen Widerstand von metallischen Widerstandsmaterialien) gemessen werden kann. Die Zugfestigkeit des Aluminium-Elementdrahts (1) kann gemäß JIS Z2241 (Zugfestigkeitstestverfahren für metallische Materialien mit einem Test bei Raumtemperatur; entsprechend dem internationalen Standard ISO 6892-1:2009) gemessen werden kann.
[Verfahren zur Herstellung des Aluminium-Elementdrahts]
Anschließend wird das Verfahren zur Herstellung des Aluminium-Elementdrahts (1) gemäß der Ausführungsform beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung des Aluminium-Elementdrahts (1) umfasst einen CNT-Dispergierschritt, einen Schritt zum gleichmäßigen Anhaften von CNTs an die Oberfläche eines Aluminiumpulvers; und einen Komplexierschritt.
(CNT-Dispergierschritt)
Der CNT-Dispergierschritt ist ein Schritt zum hochgradigen Dispergieren von Kohlenstoff-Nanoröhrchen in einem Lösungsmittel. Das Lösungsmittel, welches die Kohlenstoff-Nanoröhrchen dispergiert, ist nicht besonders beschränkt, und es ist bevorzugt, ein organisches Lösungsmittel zu verwenden.
Als organisches Lösungsmittel kann irgendeines der folgenden Lösungsmittel verwendet werden: ein alkoholisches Lösungsmittel, ein Amid-Lösungsmittel, ein Keton-Lösungsmittel, und ein gemischtes Lösungsmittel einer Kombination von irgendeinem von dem alkoholischen Lösungsmittel, dem Keton-Lösungsmittel und dem Amid-Lösungsmittel. Das zu verwendende alkoholische Lösungsmittel kann zumindest eines sein, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, 2-Methyl-1-Propanol, 2-Butanol und 1-Methyl-2-Propanol. Das zu verwendende Amid-Lösungsmittel kann zumindest eines sein, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus N,N-Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylsulfoxid und Dimethylacetamid. Ferner kann das zu verwendende Keton-Lösungsmittel zumindest eines von Aceton und Methylethylketon sein.
Als Kohlenstoff-Nanoröhrchen können die vorstehenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet werden. Ferner können die Kohlenstoff-Nanoröhrchen vorher mit einer Säure gewaschen werden, um einen Metallkatalysator zu entfernen, wie z.B. Platin, oder amorphen Kohlenstoff, oder sie können durch vorhergehende Hochtemperaturbearbeitung graphitiert werden. Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen werden einer vorhergehenden Hochtemperaturverarbeitung unterzogen, so dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchen hochgradig gereinigt oder kristallisiert werden können.
Das Verfahren zum hochgradigen Dispergieren der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in dem Lösungsmittel ist nicht besonders beschränkt. Wie in 3A gezeigt, werden die Kohlenstoff-Nanoröhrchen (30) zu einem Lösungsmittel (31) zugegeben, und die resultierende Mischung wird bei hoher Geschwindigkeit gerührt, wodurch die Kohlenstoff-Nanoröhrchen (30) dispergiert werden. Man beachte, dass externe Kräfte, wie z.B. Ultraschallwellen, auf die resultierende Mischung nach dem Zugeben der Kohlenstoff-Nanoröhrchen (30) zu dem Lösungsmittel (31) angewandt werden können, um die Kohlenstoff-Nanoröhrchen (30) effizient zu dispergieren. Der Schritt ermöglicht es, die Kohlenstoff-Nanoröhrchen (30) aufzulösen, wodurch eine CNT-Dispersion (32), die hochgradig in dem Lösungsmittel (31) dispergiert ist, erhalten wird.
(Schritt zum gleichmäßigen Anhaften der CNTs)
In dem Schritt zum gleichmäßigen Anhaften der CNTs ist es bevorzugt, dass die Oberfläche des Aluminiumpulvers nahezu gleichmäßig mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen bedeckt ist, wodurch es den Kohlenstoff-Nanoröhrchen ermöglicht wird, in der Form eines Netzes vorzuliegen. Spezifisch wird das Aluminiumpulver zunächst zu der CNT-Dispersion (32), die im CNT-Dispergierschritt erhalten wird, zugegeben. Das zu verwendende Aluminiumpulver ist bevorzugt ein Pulver, das aus reinem Aluminium mit einer Reinheit von 99,7 Masse-% oder mehr aufgebaut ist. Der mittlere Partikeldurchmesser (D50) des Aluminiumpulvers beträgt bevorzugt von 1 µm bis 500 µm, stärker bevorzugt von 3 µm bis 300 µm, und weiterhin stärker bevorzugt von 3 µm bis 50 µm. Unter solchen Bedingungen ist es möglich, die mittlere Kristallkorngröße der Aluminium-Kristallkörner (11) in dem Aluminium-Elementdraht (1) in dem vorstehenden Bereich zu kontrollieren. Man beachte, dass der mittlere Partikeldurchmesser des Aluminiumpulvers durch ein Laserdiffraktions-/Streu-Verfahren gemessen werden kann.
In dem Aluminium-Elementdraht (1) ist die Menge des zu der CNT-Dispersion (32) zuzugebende Menge des Aluminiumpulvers bevorzugt so eingestellt, dass der Mengenanteil der Kohlenstoff-Nanoröhrchen bezogen auf das Aluminium-Basismaterial (10) von 0,1 Masse-% bis 1,25 Masse-% beträgt.
Dann wird das Aluminiumpulver zu der CNT-Dispersion (32) zugegeben, und die resultierende Mischung wird bei hoher Geschwindigkeit gerührt, wodurch das Aluminiumpulver dispergiert wird. Danach wird das Lösungsmittel von der Dispersion entfernt, wodurch ein gemischtes Pulver (33) erhalten wird, worin die Oberfläche des Aluminiumpulvers nahezu gleichmäßig mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen bedeckt ist, wie in 3B veranschaulicht.
Um die Oberfläche des Aluminiumpulvers nahezu gleichmäßig mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu bedeckten und um es den Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu ermöglichen, in der Form eines Netzes vorzugliegen, wird hier das Dispersionslösungsmittel bevorzugt in einer Geschwindigkeit verdampft, die schneller ist als die Aggregations- oder Sedimentationsgeschwindigkeit der Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Es ist entsprechend bevorzugt, dass das Aluminiumpulver zu der CNT-Dispersion (32) zugegeben wird und die resultierende Mischung gerührt wird, und dann das Lösungsmittel unter Verwendung eines Rotationsverdampfers entfernt wird.
4 veranschaulicht ein Ergebnis, wenn ein gemischtes Pulver (33), das ein Aluminiumpulver und Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthält, mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wird. Wie in 4 veranschaulicht, wird gefunden, dass die Oberfläche des gemischten Pulvers (33) nahezu gleichmäßig mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen (30) bedeckt ist, und dass ferner die Kohlenstoff-Nanoröhrchen (30) in der Form eines Netzes gehalten sind. Wie vorstehend beschrieben, sind die Kohlenstoff-Nanoröhrchen (30) auf einer Oberfläche eines Aluminiumpartikels in der Form eines Netzes, wodurch der Aluminium-Elementdraht (1) erhalten wird, worin die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in dem Aluminium-Basismaterial (10) hochgradig dispergiert sind und worin die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) gebildet werden.
(Komplexierschritt)
In dem Komplexierschritt wird das Aluminiumpulver mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen komplexiert, indem das gemischte Pulver (33), das im Schritt zum gleichmäßigen Anhaften der CNTs erhalten wird, einer Extrusionsverarbeitung unterworfen wird. Spezifisch weist der Komplexierschritt einen Grün-Pressling-Formschritt und einen Extrusions-Verarbeitungsschritt auf.
In dem Grün-Pressling-Formschritt wird das gemischte Pulver (33) durch Ausüben eines Drucks gepresst, wodurch ein Pulver-Grün-Pressling gebildet wird. In dem Grün-Pressling-Formschritt wird das gemischte Pulver so gepresst, dass die Lücken zwischen den Aluminiumpartikeln in dem gemischten Pulver minimal werden. Als Verfahren zum Ausüben eines Drucks auf das gemischte Pulver wird ein allgemein bekanntes Verfahren verwendet, und z.B. wird ein Verfahren verwendet, in dem das gemischte Pulver in einen zylindrischen Grün-Pressling-Formbehälter gegossen wird und danach das gemischte Pulver in diesem Behälter gepresst wird.
In dem erhaltenen Pulver-Grün-Pressling liegt das Kohlenstoff-Nanoröhrchen gewöhnlicherweise in den Lücken zwischen den gepressten Aluminiumpartikeln vor. Als Kohlenstoff-Nanoröhrchen können ein oder zwei oder mehr Kohlenstoff-Nanoröhrchen in einem verlängerten Zustand vorliegen, oder sie können in einer massiven Form aggregiert sein, so lange das Kohlenstoff-Nanoröhrchen in den Lücken zwischen den Aluminiumpartikeln vorliegt.
Nun wird eine Beschreibung des Schritts zum Bilden eines Grün-Presslings unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben. 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden eines Grün-Presslings veranschaulicht. Ein in 5 veranschaulichter Grün-Pressling-Formbehälter (80) ist ein Behälter zum Formen eines Pulver-Grün-Presslings (60) durch Ausüben eines Drucks auf das gemischte Pulver (33). Der Grün-Pressling-Formbehälter (80) enthält einen zylindrischen Behälterkörper (81), der mit einem säulenartigen Hohlraumbereich (83) versehen ist, der den Behälterkörper (81) in einer axialen Richtung durchzieht.
In dem Grün-Pressling-Formschritt wird zuerst der Grün-Pressling-Formbehälter (80) auf einer Bodenplatte (nicht gezeigt) montiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Grün-Pressling-Formbehälter (80) so montiert, dass keine Lücke zwischen einer Bodenoberfläche des Grün-Pressling-Formbehälters (80) und einer Oberfläche der Bodenplatte auftreten kann. Als nächstes wird das gemischte Pulver (33) in den Hohlraumbereich (83) des Grün-Pressling-Formbehälters (80) gegossen, bei dem eine Bodenoberflächenseite durch die Bodenplatte geschlossen ist. Ferner wird ein Druck durch Kraft des Referenzsymbols (F1) auf das gemischte Pulver (33) in dem Hohlraumbereich (83) ausgeübt, und das gemischte Pulver (33) wird gepresst, wodurch der Pulver-Grün-Pressling (60) geformt wird.
Der auf das gemischte Pulver (33) durch die Kraft des Referenzsymbols (F1) ausgeübte Druck in dem Grün-Pressling-Formschritt wird bevorzugt auf gleich oder größer als die Dehngrenze des Aluminiumpulvers in dem gemischten Pulver (33) und gleich oder kleiner als die Maximalbelastung hiervon eingestellt. Unter solchen Bedingungen wird der Pulver-Grün-Pressling (60) so geformt, dass das gemischte Pulver (33) so gepresst wird, dass die Lücken zwischen den Aluminiumpulver in dem gemischten Pulver (33) minimiert werden können. Hier bezeichnet die Dehngrenze eine Belastung an dem Grenzpunkt zwischen der elastischen Deformation und der plastischen Deformation. D.h., im Hinblick auf ein Aluminiumpulver wird im Allgemeinen in einem Bereich einer kleinen Verformungsmenge die Belastung proportional erhöht, je höher die Verformungsmenge erhöht wird (elastisches Deformation); jedoch erhöht sich die Belastung nicht mehr proportional, wenn die Verformungsmenge erhöht wird, wenn die Verformungsmenge eine vorbestimmte Verformungsmenge überschreitet (plastische Deformation). Diese Belastung an der vorbestimmt Verformungsmenge wird als die Dehngrenze bezeichnet. Ferner steht maximale Belastung für den Maximalwert der Belastung an beiden Bereichen der elastischen Deformation und der plastischen Deformation. Die maximale Belastung des Metallmaterials wird üblicherweise im plastischen Deformationsbereich vorliegen.
Das Verarbeiten zum Ausüben eines Drucks auf das gemischte Pulver (33) in dem Grün-Pressling-Formschritt wird bei herkömmlicher Temperatur durchgeführt. Ferner beträgt die Zeit, in der ein Druck auf das gemischte Pulver (33) ausgeübt wird, von 5 Sekunden bis 60 Sekunden, und bevorzugt von 10 Sekunden bis 40 Sekunden. In diesem Schritt enthält das gemischte Pulver (33) keine organischen Bestandteile, wie z.B. ein Elastomer, welche mehrere Stunden der Wärmebehandlung erfordert, und es wird ein physikalisches Bearbeiten zum Bilden des Pulver-Grün-Presslings (60) durch Pressen des gemischten Pulvers (33) eingesetzt, und entsprechend kann die Zeit, in der ein Druck auf das gemischte Pulver (33) ausgeübt wird, auf eine extreme kurze Zeitspanne eingestellt werden.
Wenn ein Druck innerhalb eines vorbestimmten Bereichs auf das gemischte Pulver (33) ausgeübt wird, wird der Pulver-Grün-Pressling (60) aus dem gemischten Pulver (33) in dem Hohlraumbereich (83) des Grün-Pressling-Formbehälters (80) gebildet. Der Pulver-Grün-Pressling (60) wird aus dem Hohlraumbereich (83) des Grün-Pressling-Formbehälters (80) ausgestoßen, z.B. indem er vorgeschoben wird.
In dem Extrusions-Verarbeitungsschritt wird der Pulver-Grün-Pressling (60) erwärmt und einer Extrusionsverarbeitung unterzogen, wodurch der Aluminium-Elementdraht (1) erhalten wird. Es kann ein öffentlich bekanntes Verfahren als Verfahren zum Implementieren der Extrusionsverarbeitung des Pulver-Grün-Presslings (60) eingesetzt werden, und z.B. wird ein Verfahren verwendet, in dem der Pulver-Grün-Pressling (60) in eine zylindrische Extrusions-Verarbeitungsvorrichtung gegeben wird und danach der Pulver-Grün-Pressling (60) in diesem Behälter erwärmt und das Extrusionsverarbeiten hierfür implementiert wird.
Nun wird eine Beschreibung des Extrusions-Verarbeitungsschritts unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben. 6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Extrusions-Verarbeitungsschritts zeigt. Eine in 6 veranschaulichte Extrusions-Verarbeitungsvorrichtung (90) ist eine Vorrichtung zum Bilden des Aluminium-Elementdrahts (1) durch Erwärmen des Pulver-Grün-Presslings (60), und implementiert die Extrusionsverarbeitung hierfür. Die Extrusions-Verarbeitungsvorrichtung (90) umfasst: einen zylindrischen Vorrichtungskörper (91), der mit einem säulenartigen Hohlraumbereich (93) versehen ist, in welchen der Pulver-Grün-Pressling (60) eingebracht wird; und eine Düse (95), die an einem Bogenbereich des Vorrichtungskörpers (91) vorgesehen ist und ein Extrusion-Werkstück ausstößt.
In dem Extrusions-Verarbeitungsschritt wird der in den Hohlraumbereich (93) der Extrusions-Verarbeitungsvorrichtung (90) eingebrachte Pulver-Grün-Pressling (60) unter einer Vakuumatmosphäre erwärmt, danach wird eine Kraft des Referenzsymbols (F2) ausgeübt, und es wird aus der Düse (95) in eine Extrusionsrichtung (M) extrudiert. Man beachte, dass solch eine Atmosphäre in dem Erwärmungs- und Extrusionsverarbeiten anstelle der Vakuumatmosphäre zu einer Inertgasatmosphäre verändert werden kann.
Das Erwärmen des Pulver-Grün-Presslings 860) wird so durchgeführt, dass die Temperatur des Pulver-Grün-Presslings (60) 400°C oder mehr, bevorzugt von 400°C bis 700°C, stärker bevorzugt von 400°C bis 660°C und weiterhin stärker bevorzugt von 400°C bis 650°C beträgt. Wenn die Temperatur des Pulver-Grün-Presslings (60) weniger als 400°C beträgt, wird es schwierig, die Extrusionsverarbeitung zu implementieren. Wenn die Temperatur des Pulver-Grün-Presslings (60) 660°C übersteigt, kann Aluminiumcarbid in dem Aluminium-Elementdraht (1) generiert werden.
Ferner wird das Erwärmen des Pulver-Grün-Presslings (60) so durchgeführt, dass die Zeitspanne, während derer die Temperatur des Pulver-Grün-Presslings (60) innerhalb des vorstehenden Temperaturbereichs ist, von 0,3 Minuten bis 5 Minuten, und bevorzugt von 0,5 Minuten bis 3 Minuten beträgt. In diesem Schritt enthält der Pulver-Grün-Pressling (60) kein organisches Material, wie z.B. ein Elastomer, das mehrere Stunden der Wärmebehandlung benötigt, und der in diesem Schritt erhaltene Aluminium-Elementdraht (1) weist auch keine Zellstruktur auf. Daher kann in diesem Schritt solch eine Erwärmungszeit des Pulver-Grün-Presslings (60) auf eine extrem kurze Zeitspanne eingestellt werden.
Die Umformungsgeschwindigkeit (strain rate) des erwärmten Pulver-Grün-Presslings (60) zum Zeitpunkt der Extrusionsverarbeitung beträgt von 0,1 s^-1 bis 100 s^-1 und bevorzugt von 0,3 s^-1 bis 3 s^-1. Wenn die Umformungsgeschwindigkeit innerhalb dieses Bereichs liegt, wird der erhaltene Aluminium-Elementdraht (1) mit der vorstehenden Struktur und den Eigenschaften versehen.
Das Extrusionsverhältnis zum Zeitpunkt der Extrusionsverarbeitung beträgt bevorzugt 4 oder mehr. Wenn das Extrusionsverhältnis weniger als 4 beträgt, kann das Sintern des Pulver-Grün-Presslings (60) unzureichend werden. Hier steht das Extrusionsverhältnis für das Verhältnis der Querschnittsfläche des Querschnitts in Querrichtung des Pulver-Grün-Presslings (60) zur Querschnittsfläche des Querschnitts in Querrichtung des Aluminium-Elementdrahts (1), welcher ein Extrusionsmaterial ist.
Um es den Kohlenstoff-Nanoröhrchen in dem Aluminium-Basismaterial (10) zu ermöglichen, sich entlang der Längsrichtung (L) zu orientieren, ist es hier bevorzugt, einen Bearbeitungsbereich des Pulver-Grün-Presslings (60) in der Düse (95) so einzurichten, dass er eine stromlinige Form aufweist oder einen Winkel von kleiner als 90° aufweist. Spezifisch ist es bevorzugt, die Düsen (95A) und (95B) zu verwenden, wie in 7 und 8 veranschaulicht. Jede dieser Düsen (95A) und (95B) weist einen hohlen Verarbeitungsbereich (95a) auf. Der Pulver-Grün-Pressling (60) wird von der Spitze des Verarbeitungsbereichs (95a) nach unten hin extrudiert, wodurch der Aluminium-Elementdraht (1) erhalten wird.
In der in 7 veranschaulichten Düse (95A) wird die innere Oberfläche (95b), welche den Verarbeitungsbereich (95a) bildet, bevorzugt stromlinienförmig gestaltet, um den Durchmesser entlang der Extrusionsrichtung kontinuierlich zu verringern. In der Düse (95B), die in 8 veranschaulicht ist, ist ferner die innere Oberfläche (95b), die den Verarbeitungsbereich (95a) bildet, bevorzugt so, dass sie einen konstanten Gradienten aufweist, wenn ein Winkel θ, der durch die Extrusionsrichtung gebildet wird, 90° beträgt. Es werden die Düsen (95A) und (95B) verwendet, wodurch der Durchmesser des Pulver-Grün-Presslings (60) allmählich entlang der inneren Oberfläche (95b) verringert wird. Somit wird es möglich, die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in dem Aluminium-Basismaterial (10) entlang der Längsrichtung (L) zu orientieren.
Das Verfahren zur Herstellung eines Aluminium-Elementdrahts gemäß dieser Ausführungsform kann den Aluminium-Elementdraht, der eine große elektrische Leitfähigkeit und eine geringe Einmischungsmenge von Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufweist, in einer kurzen Zeitspanne herstellen. Man beachte, dass ein Grund, warum die elektrische Leitfähigkeit des Aluminium-Elementdrahts (1) erhöht ist, darin gesehen wird, dass es nicht notwendig ist, ein Elastomer bei der Produktion des Aluminium-Elementdrahts (1) zu verwenden, weil der Aluminium-Elementdraht (1) keine Zellstruktur aufweist, und somit ein Rückstand, der durch die Verdampfung des Elastomers generiert wird, nicht vorliegt. Ferner ist ein Grund, warum der Aluminium-Elementdraht (1) in einer kurzen Zeitspanne hergestellt werden kann, dass eine Verdampfungshandlung eines Elastomers nicht notwendig ist, und der Aluminium-Elementdraht (1) kann in etwa 2 Minuten hergestellt werden, sogar wenn der Grün-Pressling-Formschritt und der Extrusions-Verarbeitungsschritt hierin enthalten sind.
[Elektrisches Kabel und Kabelbaum]
Nachfolgend wird das elektrische Kabel gemäß der Ausführungsform beschrieben. Wie in 9 gezeigt, weist ein elektrisches Kabel (100) gemäß der Ausführungsform den Aluminium-Elementdraht (1) und ein Beschichtungsmaterial (110) zum Bedecken des äußeren Umfangs des Aluminium-Elementdrahts (1) auf.
In dem elektrischen Kabel (100) dieser Ausführungsform kann ein fester Draht, der aus einem Aluminium-Elementdraht (1) aufgebaut wird, als Leiter verwendet werden, oder es kann ein Zwirn, der durch eine Vielzahl von verdrehten Aluminium-Elementdrahten (1) aufgebaut wird, als Leiter verwendet werden. Als Zwirn können jegliche der folgenden Zwirn verwendet werden: ein konzentrischer Zwirn, worin Elementdrähte konzentrisch um einen Kern aus einem oder mehreren Elementdrähten verdreht sind; ein zusammengesetzter Zwirn, worin eine Vielzahl von Elementdrähten kollektiv in die gleiche Richtung verdreht sind; und ein komplexer Zwirn, worin eine Vielzahl von zusammengesetzten Zwirnen konzentrisch verdreht sind.
So lange das Beschichtungsmaterial (110), welches den äußeren Umfang des elektrischen Kabels (100) bedeckt, eine elektrische Isolierung im Hinblick auf das elektrische Kabel (100) sicherstellen kann, sind das Material und die Dicke hiervon nicht besonders beschränkt. Als Beschichtungsmaterial (110) kann ein elektrisch isolierendes Harz, wie z.B. ein Olefinharz, wie z.B. vernetztes Polyethylen oder Polypropylen, oder Vinylchlorid willkürlich verwendet werden. Spezifische Beispiele des zu verwendenden Harzmaterials, das das Beschichtungsmaterial (110) aufbaut, umfassen Vinylchlorid, wärmebeständiges Vinylchlorid, vernetztes Vinylchlorid, Polyethylen, vernetztes Polyethylen, Polyethylenschaum, vernetzter Polyethylenschaum, chloriertes Polyethylen, Polypropylen, Polyamid (Nylon), Polyvinylidenfluorid, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen, Perfluoralkoxyalkan, natürlicher Kautschuk, Polychloropren-Kautschuk, Butyl-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, chlorsulfonierter PolyethylenKautschuk und Silikonkautschuk. Diese Materialien können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Arten hiervon verwendet werden.
Es ist bevorzugt, dass das Beschichtungsmaterial (110) einen spezifischen Volumenwiderstand von 10^-9 Ω·mm oder mehr aufweist. Unter solchen Bedingungen ist es möglich, einen Kurzschluss zwischen den elektrischen Drähten effektiv zu unterdrücken. Man beachte, dass der spezifische Volumenwiderstand des Beschichtungsmaterials (110) gemäß dem japanischen Industriestandard: JIS C3005 gemessen werden kann. Ferner beträgt die Zugfestigkeit des Beschichtungsmaterials (110) bevorzugt von 10,3 MPa bis 15,7 MPa, und die Dehnung beträgt bevorzugt von 125 % bis 150 %. Unter solchen Bedingungen wird die Haltbarkeit des Beschichtungsmaterials (110) erhöht, und somit kann die Isolierung für eine lange Zeitspanne sichergestellt werden.
Der Kabelbaum der Ausführungsform weist das vorstehende elektrische Kabel auf. Weil, wie vorstehend beschrieben, das elektrische Kabel dieser Ausführungsform herausragend bezüglich Festigkeit und der leitenden Eigenschaften ist, kann es bevorzugt für Kabelbäume für Automobile verwendet werden, für die hohe Festigkeit, Haltbarkeit und leitende Eigenschaften erforderlich sind. So lange die leitenden Eigenschaften des Aluminium-Elementdrahts (1) in dem elektrischen Kabel nicht beeinträchtigt werden, kann der Aluminium-Elementdraht (1) mit einem Verbindungsstück, einem Anschlussstück, einer elektronischen Vorrichtung oder einer Hilfseinrichtung verbunden werden. Das Verfahren zum Verbinden des Aluminium-Elementdrahts (1) mit dem Anschlussstück oder dergleichen ist nicht besonders beschränkt, und es können allgemein bekannte, verschiedene Arten zum Verbinden und Binden verwendet werden. Ferner kann der Aluminium-Elementdraht (1) mit einem Anschlussstück oder dergleichen unter Verwendung eines Bindemittels verbunden werden.
Wie vorstehend beschrieben, weist das elektrische Kabel (100) der Ausführungsform den Aluminium-Elementdraht (1) auf, der das Aluminium-Basismaterial (10) und die in dem Aluminium-Basismaterial (10) dispergierten Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufweist. Der Aluminium-Elementdraht (1) weist eine elektrische Leitfähigkeit von 62%IACS oder mehr und eine Zugfestigkeit von 130 MPa oder mehr auf. Ferner ist das Aluminium-Basismaterial (10) bevorzugt ein Polykristall, der eine Vielzahl von Aluminium-Kristallkörnern aufweist. Im Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials (10) ist eine Vielzahl von leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wegen (20) in dem Aluminium-Basismaterial (10) gebildet, die einen leitfähigen Weg (P) bilden, der es ermöglicht, dass Elektrizität hierdurch in einer Längsrichtung (L) des Aluminium-Elementdrahts (1) geleitet wird, indem er in einem Teil der Korngrenzen (15) zwischen der Vielzahl der Aluminium-Kristallkörner (11) und entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Elementdrahts (1) vorliegt. In dem Aluminium-Elementdraht (1) sind die Kohlenstoff-Nanoröhrchen komplexiert, und entsprechend kann die Zugfestigkeit durch einen Dispersions-Verfestigungsmechanismus stark verbessert werden. Ferner bildet die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) den leitfähigen Weg (P) entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Elementdrahts (1), und entsprechend können die leitenden Eigenschaften des Aluminium-Elementdraht (1) verbessert werden.
[Beispiele]
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt.
[Beispiel 1]
Als erstes wurden Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit einem Durchmesser von etwa 40 nm und einer mittleren Länge von etwa 5 µm in N,N-Dimethylformamid gerührt, während mit Ultraschallwellen bestrahlt wurde, und hierdurch wurde eine CNT-Dispersion erhalten. Dann wurden zu der CNT-Dispersion ein Aluminiumpulver mit einer Reinheit von 99,9 % und einem mittleren Partikeldurchmesser (D50) von 50 µm zugegeben, und die resultierende Mischung wurde bei hoher Geschwindigkeit gerührt. Zu diesem Zeitpunkt wurde die zu mischende Menge der Materialien so eingestellt, dass der Mengenanteil der Kohlenstoff-Nanoröhrchen bezogen auf das Aluminiumpulver 0,10 Masse-% betrug. Dann wurde N,N-Dimethylformamid unter Verwendung eines Rotationsverdampfers verdampft, wodurch ein gemischtes Pulver hergestellt wurde, das ein Aluminiumpulver und Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthielt.
Dann wurde das gemischte Pulver in den Hohlraumbereich (83) des Grün-Pressling-Formbehälters (80), der in 5 veranschaulicht ist, eingefüllt, und es wurde bei herkömmlicher Temperatur (20°C) ein Druck hierauf für 20 Sekunden ausgeübt. Man beachte, dass der auf das gemischte Pulver ausgeübte Druck zu gleich oder höher als die Dehngrenze des Aluminiumpulvers in dem gemischten Pulver und gleich oder kleiner als die Maximalbelastung hiervon eingestellt wurde. Als Ergebnis wurde ein Pulver-Grün-Pressling in dem Hohlraumbereich (83) des Grün-Pressling-Formbehälters (80) gebildet.
Der Pulver-Grün-Pressling wurde in den Hohlraumbereich (93) der Extrusions-Verarbeitungsvorrichtung (90), die in 6 gezeigt ist, gegeben. Die Temperatur der Düse (95) wurde auf 500°C eingestellt und es wurde für etwa 2 Minuten in einer Vakuumatmosphäre gehalten, und dann wurde das Extrusionsverarbeiten implementiert. In der Extrusionsverarbeitung betrug die Umformgeschwindigkeit 1 s^-1. Ferner betrug das Extrusionsverhältnis für die Extrusionsverarbeitung 4. Der Aluminium-Elementdraht (mit einem Durchmesser von 4 mm) dieses Beispiels wurde auf diese Weise hergestellt.
[Beispiel 2]
Der Aluminium-Elementdraht dieses Beispiels wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die zu mischende Menge der Materialien so eingestellt wurde, dass der Mengenanteil der Kohlenstoff-Nanoröhrchen bezogen auf das Aluminiumpulver 0,50 Masse-% betrug.
[Beispiel 3]
Der Aluminium-Elementdraht dieses Beispiels wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die zu mischende Menge der Materialien so eingestellt wurde, dass der Mengenanteil der Kohlenstoff-Nanoröhrchen bezogen auf das Aluminiumpulver 1,25 Masse-% betrug.
[Vergleichsbeispiel 1]
Das gleiche Aluminiumpulver wie in Beispiel 1 wurde in den Hohlraumbereich (83) des Grün-Pressling-Formbehälters (80), der in 5 veranschaulicht ist, gefüllt, und es wurde hierauf ein Druck bei herkömmlicher Temperatur (20°C) für 20 Sekunden ausgeübt. Man beachte, dass der auf das Aluminiumpulver ausgeübte Druck auf gleich oder größer als die Dehngrenze des Aluminiumpulvers in dem Aluminiumpulver und gleich zu oder kleiner als die Maximalbelastung hiervon eingestellt wurde. Als Ergebnis wurde in Pulver-Grün-Pressling in dem Hohlraumbereich (83) des Grün-Pressling-Formbehälters (80) gebildet.
Der Aluminium-Elementdraht dieses Beispiels wurde hergestellt, indem der erhaltene Pulver-Grün-Pressling auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einer Extrusionsverarbeitung unterzogen wurde.
[Vergleichsbeispiel 2]
Der Aluminium-Elementdraht dieses Beispiels wurde durch Implementieren der Extrusionsverarbeitung auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, wobei JIS A1050-O als Aluminium verwendet wurde.
Tabelle 1 zeigt die Arten von jeden der Aluminiumpulver, die in den Beispielen 1 bis 3 und in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 verendet wurden, sowie den Mengenanteil der Kohlenstoff-Nanoröhrchen bezogen auf das Aluminiumpulver.

[Tabelle 1]

	Art des Aluminiumpulvers	CNT-Konsistenz bezogen auf das Al-Pulver (Masse-%)	Zugfestigkeit (MPa)	Elektrische Leitfähigkeit (IACS%)
Beispiel 1	Al-Pulver (Reinheit: 99,9 %)	0,10	130 oder mehr	64,8
Beispiel 2	Al-Pulver (Reinheit: 99,9 %)	0,50	130 oder mehr	69,8
Beispiel 3	Al-Pulver (Reinheit: 99,9 %)	1,25	130 oder mehr	62,1
Vergleichsbeispiel 1	Al-Pulver (Reinheit: 99,9 %)	0	100 oder mehr	62
Vergleichsbeispiel 2	JIS A1050-O	0	75 oder mehr	62

[Bewertung]
(Mikroskopische Beobachtung)
Der Querschnitt des in Beispiel 1 erhaltenen Aluminium-Elementdrahts wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. 10 ist eine Ansicht, die ein Ergebnis veranschaulicht, wenn ein Querschnitt in Querrichtung eines Aluminium-Elementdrahts (Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung) mit dem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wird. 11 veranschaulicht ein Ergebnis, wenn der Längs-Querschnitt eines Aluminium-Elementdrahts (Querschnitt in der Längsrichtung) mit dem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wird. Wie aus 10 ersichtlich ist, liegen die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) in einem Teil der Korngrenzen zwischen den Aluminium-Kristallkörnern (11) vor. Ferner wird gefunden, dass die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) nicht an den gesamten Korngrenzen zwischen den Aluminium-Kristallkörnern (11) vorliegen, jedoch an einem Teil der Korngrenzen vorliegen. Wie aus 11 ersichtlich ist, sind die leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) kontinuierlich entlang der Längsrichtung (L) des Aluminium-Elementdrahts vorhanden. Wie aus 10 und 11 ersichtlich ist, beträgt sowohl im Querschnitt in Längs- als auch in Querrichtung des Aluminium-Elementdrahts die Dicke der leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wege (20) von 2 nm bis 10 µm.
Wie aus 10 und 11 ersichtlich ist, beträgt im Querschnitt in sowohl Längs- als auch in Querrichtung des Aluminium-Elementdrahts die mittlere Kristallkorngröße der Vielzahl von Aluminium-Kristallkörnern (11), die das Aluminium-Basismaterial aufbauen, 30 µm oder weniger.
Man beachte, dass 4 Rasterelektronenmikroskop-Fotografien des gemischten Pulvers zeigt, das in Beispiel 1 erhalten wurde, welches das Aluminiumpulver und Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthält. 4 zeigt eine Fotografie des gemischten Pulvers und eine vergrößerte Fotografie der Oberfläche des gemischten Pulvers. Wie in 4 gezeigt, ist im Hinblick auf das gemischte Pulver die Oberfläche des Aluminiumpulvers gleichmäßig mit dem Kohlenstoff-Nanoröhrchen in der Form eines Netzes bedeckt.
(Messung der elektrischen Leitfähigkeit)
Die elektrische Leitfähigkeit von jedem der in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhaltenen Aluminium-Elementdrähten wurde gemäß JIS C2525 gemessen. Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse dieser Beispiele. Wie in Tabelle 1 gezeigt, sind die Aluminium-Elementdrähte der Beispiele 1 bis 3 bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit besser als der Aluminium-Elementdraht des Vergleichsbeispiels 1, zu dem keine Kohlenstoff-Nanoröhrchen zugegeben wurden, und als der Aluminium-Elementdraht des Vergleichsbeispiels 2, welcher aus JIS A1050-O aufgebaut war.
Ferner zeigt der Graph der 12 die Beziehung zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und der CNT-Konsistenz im Hinblick auf den Aluminium-Elementdraht, der in den Beispielen 1 bis 3 und Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhalten wurde. Man beachte, dass das Symbol B in der 12 die elektrische Leitfähigkeit des Aluminium-Elementdrahts des Vergleichsbeispiels 2 zeigt. Wie in 12 veranschaulicht ist, wird die elektrische Leitfähigkeit verbessert, wenn der Mengenanteil der Kohlenstoff-Nanoröhrchen bezogen auf das Aluminiumpulver in einem Bereich von 0,1 Masse-% bis 1,25 Masse-% liegt, verglichen zu derjenigen von reinem Aluminium des Vergleichsbeispiels 1. Wenn der Mengenanteil in einem Bereich von 0,25 Masse-% bis 0,75 Masse-% liegt, wird die elektrische Leitfähigkeit weiter verbessert, verglichen zu derjenigen zu reinem Aluminium des Vergleichsbeispiels 1.
(Messung der Zugfestigkeit)
Es wurde die Zugfestigkeit von jedem der Aluminium-Elementdrähte, die in den Beispielen 1 bis 3 und in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellt wurden, gemäß JIS Z2241 gemessen. Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse dieser Beispiele. Wie in Tabelle 1 gezeigt, sind die Aluminium-Elementdrähte der Beispiele 1 bis 3 bezüglich der Zugfestigkeit besser als der Aluminium-Elementdraht des Vergleichsbeispiels 1, zu dem keine Kohlenstoff-Nanoröhrchen zugegeben worden waren, und der Aluminium-Elementdraht von Vergleichsbeispiel 2, welcher aus JIS A1050-O aufgebaut war.
Im Graph der 13 wird die Beziehung zwischen der Nennbelastung und der Nenndehnung in den Aluminium-Elementdrähten des Beispiels 2 und des Vergleichsbeispiels 2 gezeigt. Wie in 13 veranschaulicht, ist die Nennbelastung des Aluminium-Elementdrahts von Beispiel 2 stark verbessert, verglichen zu derjenigen des Vergleichsbeispiels 2. Es wird gefunden, dass die Zugabe von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu einer vorteilhaften Zugfestigkeit führt.
Wie vorstehend ausgeführt, wurden in den Aluminium-Elementdrähten von jedem der Beispiele hochkristalline Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet, und die zuzugebende Menge der Kohlenstoff-Nanoröhrchen wurde kontrolliert, wodurch es ermöglicht wurde, die elektrische Leitfähigkeit des Aluminium-Elementdrahts so zu gestalten, dass sie diejenige von reinem Aluminium stark übersteigt. Ferner sind die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in Aluminium dispergiert, wodurch es möglich wird, einen Dispersions-Verfestigungsmechanismus zu induzieren und die leitenden Eigenschaften und die Festigkeit des Aluminium-Elementdrahts zu verbessern. Es wird angenommen, dass solche Materialeigenschaften des Aluminium-Elementdrahts durch die Tatsache herbeigeführt werden, dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchen entlang der Längsrichtung (L) des Elementdrahts orientiert sind.
Während die vorliegende Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf die Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf deren Beschreibung beschränkt, und dem Fachmann sind verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung ersichtlich.

Claims

Elektrisches Kabel, umfassend: einen Aluminium-Elementdraht, der ein Aluminium-Basismaterial und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die in dem Aluminium-Basismaterial dispergiert sind, aufweist, worin der Aluminium-Elementdraht eine elektrische Leitfähigkeit von 62%IACS oder mehr und eine Zugfestigkeit von 130 MPa oder mehr aufweist; worin das Aluminium-Basismaterial einen Polykristall mit einer Vielzahl von Aluminium-Kristallkörnern umfasst; und worin eine Vielzahl von leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wegen in dem Aluminium-Basismaterial gebildet sind, die aus den Kohlenstoff-Nanoröhrchen aufgebaut sind und die einen leitfähigen Weg bilden, der es ermöglicht, dass Elektrizität hierdurch in einer Längsrichtung des Aluminium-Elementdrahts (1) geleitet wird, indem er an einem Teil der Korngrenzen zwischen der Vielzahl von Aluminium-Kristallkörnern in einem Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials und entlang der Längsrichtung des Aluminium-Elementdrahts vorliegt, und worin die Vielzahl von leitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wegen im Querschnitt in Querrichtung des Aluminium-Basismaterials einen Abstand voneinander aufweist.
Elektrisches Kabel gemäß Anspruch 1, worin in dem Aluminium-Elementdraht der Gehalt von Kohlenstoff-Nanoröhrchen bezogen auf das Aluminium-Basismaterial von 0,1 Masse-% bis 1,25 Masse-% beträgt.
Elektrisches Kabel gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 und 2, ferner umfassend ein Beschichtungsmaterial zum Bedecken des äußeren Umfangs des Aluminium-Elementdrahts, worin das Beschichtungsmaterial einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁹ Ω·mm oder mehr aufweist.
Kabelbaum, umfassend das elektrische Kabel gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3.