DE2537272C2

DE2537272C2 - Graphit-Interkalationsverbindungen

Info

Publication number: DE2537272C2
Application number: DE19752537272
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Lincoln White House Station N.J. Vogel
Original assignee: Individual
Current assignee: Intercal Co (eine General Partnership Ndgesds
Priority date: 1974-08-23
Filing date: 1975-08-21
Publication date: 1986-10-16
Also published as: GB1522808A; JPS5914406B2; FR2282701A1; FR2282701B1; JPS5150299A; DE2537272A1

Description

sammensetzung eingefügt. Damit lassen sich physikalische Eigenschaften neben der Leitfähigkeit verbessern. Beispielsweise ermöglicht eine metallische Zusammensetzung sowohl die Herstellung mechanischer und gelöteter elektrischer Verbindungen als auch ein Biegen oder Wickein ohne Zertrennen des Leiters.

Außerdem ist die Verwendung einer Zusammensetzung erforderlich, wenn der Graphitleiter oberirdisch (in Form einer Freileitung) gespannt oder durch eine Rohrleitung gezogen werden soll, beispielsweise für eine Verkabelung in einem Gebäude. Solche Zusammensetzungen sind auch mit anderen Formen interkalierten Graphits als Fäden verwendbar.

Ein besonders überraschender Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Graphitfäden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren relativ leicht und wirkungsvoll einer Interkalationsbehar.dlung unterzogen werden kennen. Die Struktur von Graphitfasern hohen Moduls ist derart, daß die Normale zur »c«-Achse parallel zur Fadenachse verläuft und daß diese Normale eine Rotationssymmetrieachse darstellt Durch kristallographische Analyse wurde festgestellt, daß der zwischenatomare Abstand entlang der »e«-Achse etwa 3,35 Ä beträgt, während er entlang der »a«-Achse etwa 1,42 A beträgt

Folglich ist der Zwischenebenenabstand in Graphit derart, daß eine Zwischengitterdiffusion leicht stattfinden kann parallel zur Fadenachse, das heißt, längs der »atf-Achse, aber nur mit sehr großer Schwierigkeit längs der »w-Achse, das heißt, senkrecht zur Fadenachse. Es wäre somit zu erwarten, daß aufgrund der kristallographischen Orientierung in Graphitfäden eine Zwischengitterdiffusion praktisch ausgeschlossen ist, da die Diffusion längs der »cw-Achse auftreten muß oder in einer anderen Richtung als derjenigen, in welcher eine Diffusion leicht stattfinden kann.

Trotzdem fand sich, daß Graphitfäden leicht zu behandeln sind, wenn man die besonderen Reaktionsteilnehmer und das besondere Verfahren gemäß der Erfindung verwendet. Obwohl hier keine theoretische Erklärung dieser Erscheinung versucht wird, weisen Graphitfäden hohe Gehalte der Interkalationsverbindung auf und es lassen sich einfach beträchtlich hohe Leitfähigkeiten erzeugen.

Die leitfähigen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung können einfach und relativ billig hergestellt werden. Kurz gesagt werden sie hergestellt durch Zusammenwirkenlassen eines starken Säure-Halogenid-Systems mit Graphit relativ hoher Kristallinität. Die Säure-Halogenid-Substanz weist vorzugsweise einen Protonen-Donator (Brönsted-Säure), Fluorwasserstoff und einen Elektronenakzeptor (Lewis-Säure) wie Bortrihalogenid, ein Tetrahalogenid mit einem Metall der Gruppe IV oder ein Pentahalogenid mit einem Metall der Gruppe V. Obwohl dies nicht kritisch ist, weist die Säure-Halogenid-Substanz gewöhnlich HF und eine der obigen Lewis-Säuren in etwa äqimolaren Verhältnissen auf. Das molare Verhältnis zwischen Lewis-Säure und HF kann im Bereich von etwa 0,01 :1 bis 100 :1 liegen.

Da viele dieser Materialien flüchtig und stark reagierend sind, muß Vorsorge getroffen werden, um Feuchtigkeit und Sauerstoff auszuschließen. Man hantiert am besten mit ihnen unter einer im wesentlichen feuchtigkeitsfreien inerten Atmosphäre. Es erwies sich als besonders praktisch, die Halogenidsubstanz mit dem Graphit unter inerten Bedingungen zusammenwirken zu lassen. Typischerweise wird bevorzugt eine Vorrichtung wie eine »Trockenkammer« verwendet. Diese Vorrichtung erlaubt es, die Materialien getrennt nämlich in dichten Behältern, in eine geschlossene Kammer zu geben, die von inertem Gas, wie getrocknetem Argon oder Stickstoff, durchflossen ist Zugriff zu der Kammer hat man durch gasdichte Handschuhe. Dann werden die dichten Container in einer inerten Atmosphäre geöffnet und das Mischen der Halogenidsubstanz kann durchgeführt werden, ohne daß man eine Verschmutzung befürchten muß.

ίο Die mit der Halogenidsubstanz zusammenzuführenden Graphitmaterialien können in Form großer Kristalle, kristallinen Pulvers, Kohlenstoffs oder in Form von Graphitfäden, pulverförmigem Kohlenstoff, massivem oder gesintertem Graphit vorliegen. Es gilt die generelle Regel: Je perfekter das Graphitausgangsmaterial ist desto besser ist die Leitfähigkeit der resultierenden Interkalationsverbindung. Folglich ist es zu bevorzugen, Graphit relativ hoher Reinheit zu verwenden, das hochkristallin ist Es sind jedoch zufriedenstellende Ergebnis- se mit Graphiten niedrigeren Reinheitsgrades und niedrigerer Kristallinität erhalten worden. Im Fall von Kohlenstoffäden und pulverförmigen Kohlenstoff wird das Material vor d?r Zusammenführung mit dem Säure-Halogenid-System vorzugsweise mittels bekannter Methoden graphitisiert.

Die Herstellung der Interkalationsverbindung des Graphits wird dadurch erreicht, daß man den Graphit in fester Form einer zuvor beschriebenen Haiogenidsubstanz aussetzt, die vorzugsweise in flüssigem Zustand vorliegt Dies dient sowohl einer bequemen Handhabung als auch dem Reaktionswirkungsgrad. Folglich kann die Reaktion auch dadurch durchgeführt werden, daß das Graphit einer Halogenidsubstanz ausgesetzt wird, die in Dampfphase vorliegt.

Die Reaktionszeiten liegen im Bereich von einigen Minuten bis einigen Stunden, was davon abhängt, ob das Graphit in Pulverform vorliegt, als große Kristalle, Fäden usw. Man fand, daß optimale Reaktionszeiten für Fäden und Pulver im Bereich von 1 bis 30 Minuten und für große Kristalle im Bereich von 0,1—3 Stunden liegen. Im allgemeinen liegt die Reaktionszeit für die meisten Interkalationsverbindungen bei etwa 20 Minuten.

Temperaturen, bei welchen die Reaktion des Graphit/ Fluorid-Säuresystems durchgeführt werden kann, liegen im Bereich von etwa 10°C bis 200⁰C. Die obere Grenze wird durch den Siedepunkt der Halogenidsubstanz bestimmt und dadurch, ob die Reaktion in der Flüssigoder der Dampfphase durchgeführt wird. Es hat sich gezeigt, daß die resultierende Leitfähigkeit der Interkalationsverbindung sich etwas mit der Reaktionstemperatur ändert. In dem Fall, in welchem es sich bei dem Halogenid-Säure-System um eine äqimolare Mischung aus HF und BF₃ handelt, resultierte eine Behandlung bei Raumtemperatur in einem durchschnittlichen spezifisehen Widerstandsverhältnis von 14, während eine Reaktion bei 55° C zu einem Verhältnis von 25 führte. Dieses spezielle Experiment wurde mit gasförmigem HF/ BF₃ und Graphit durchgeführt. Wenn die Reaktionstemperatur oberhalb des Siedepunkts der Halogenidmischung liegt, wird die Behandlung bevorzugt bei erhöhien Drücken durchgeführi, um sii-nerzuMeiicii, daß das Halogenid in flüssiger Phase vorliegt.

Wegen der korrosiven Natur der für das Verfahren verwendeten Halogenid-Substanzen ist es zu empfehlen, die Vorrichtung und die Behandlungsgefäße, welche mit den Reaktionsmitteln in Berührung kommen, aus inerten Materialien herzustellen. Typische solche Materialien sind korrosionsfester Stahl und geeignete Kunst-

stoffe.

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform werden erfindungsgemäß behandelte Fäden in einen Metallverband eingefügt, wie vorstehend erwähnt ist, um die Fäden mit verbesserten physikalischen Eigenschaften wie Flexibilität, Bruchfestigkeit, Lötfähigkeit usw. auszustatten; Eigenschaften, die denen von Metallleitern verwandt sind. Folglich hat ein Metallverbund der erfindungsgemäßen Fäden breitere Möglichkeiten für eine praktische Anwendung als die Fäden selbst

Metaii/Graphitinterkalationsverbindungen gemäß der Erfindung können mit irgendeiner Anzahl gewünschter Metalle hergestellt werden, und welches Metall speziell verwendet wird, ist allein durch die beabsichtigte Anwendung des Verbundes begrenzt Kupfer scheint für die meisten Anwendungen zu bevorzugen zu sein, man erhält aber auch ausgezeichnete Ergebnisse mit Silber, Aluminium und Nickel. Es ist außerdem vom Gesichtspunkt der Struktur her vorteilhaft, Metalle zu verwenden, die eine hexagonale Gitterstruktur bilden, wie Zink und Cadmium. Solche Metalle sind besonders mit Graphit vereinbar, das ebenfalls hexagonal ist, da während des Deformierungsschrittes bei der Herstellung des Metallverbundes eine vorteilhafte Neuorientierung erreicht werden kann.

Bei der Herstellung von Metallverbänden der vorliegenden Graphitverbindungen können mehrere Methoden angewendet werden. Liegt das Graphit in Fadenform vor, kann ein Galvanisierungsverfahren verwendet werden. Dafür werden erfindungsgemäß behandelte Fäden, die gründlich gewaschen und getrocknet worden sind, als Katode in einer Metall-Galvanisierungslösung verwendet. Dieses Verfahren kann chargenweise durchgeführt werden. In diesem Fall wird eine Elektrode an einem Ende eines Garns befestigt, das in die Galvanisierungslösung getaucht wird. Andererseits kann der Verbund dadurch kontinuierlich hergestellt werden, daß die Fadenstränge über eine Metallelektrode und in das GaI-vanisierungsbad geleitet werden. Verweilzeiten und andere Reaktionsbedingungen kann der Fachmann leicht bestimmen. Solche Reaktionsparameter sind Funktionen des speziellen Galvanisierungsbades, des Katodenstroms, der Graphitfadenleitfähigkeit, der Querschnittsfläche usw.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Metallverbänden der Graphitfäden umfaßt ein Verdrillen von Metallitzen oder -drähten mit erfindungsgemäß behandelten Fäden. Folglich ist es möglich, die physikalischen und elektrischen Eigenschaften der Leiter weitgehend dadurch zu ändern, daß das Verhältnis von Metall zu Graphitlitzen geändert und Litzen eines speziell geeigneten Metalls ausgewählt werden.

Pulverförmige erfindungsgemäß behandelte Graphite können andererseits durch eine unterschiedliche Methode in einen Verband eingefügt werden. Der pulverförmige Graphit wird sorgfältig mit einem Pulver eines gewünschten Metalls gemischt und gepreßt bei Drükken im Bereich von etwa 0,7 bis 7000 kg/cm². Der genaue Druck hängt natürlich von dem verwendeten speziellen Metall ab. Bei Verwendung von Kupfer zeigte sich sir. Druck von etwa 4200 k™/crri² als ideal für Kupferteilchen mit einer durchschnittlichen Größe von 60 μπι. Dieser Druckbehandlung folgt dann ein Tempern bei Temperaturen von etwa 250 bis 1000 C in Wasserstoffatmosphäre.

Das Verhältnis von Metall zu Graphit ist bei diesem Prozeß nicht kritisch. Aber der resultierende Verbund enthält bevorzugt möglichst viel der Graphit-Interkala tionsverbindung. Wenn die Metallphase jedoch diskontinuierlich wird, wird die Festigkeit des Gefüges ernsthaft verschlechtert Um eine Kontinuität der Metallphäse sicherzustellen, erwies es sich als wünschenswert, etwa 30 Volumenprozent Graphit zu verwendea Diese Menge erlaubt die Verwendung eines weiten Bereichs hinsichtlich der TeilchengröBen. Die besten Ergäbnisse erhält man, wenn feine Metallteilchen verwendet werden. Wenn mehr als 30% Graphit verwendet werden,

ίο müssen die Metallteilchen feiner sein als wenn der Graphit auf 30% begrenzt ist

Dieses Verfahren eignet sich für die bekannten PuI-. vermetallurghiemethoden und der resultierende Metallverbund kann leicht in die Form von Draht oder ande- ren geeigneten Leitern gebracht werden.

Eine andere Möglichkeit zur Bildung eines Metallverbundes, die besonders geeignet ist für pulverförmigen erfindungsgemäß behandelten Graphit, ist die »Hüllenmethode«. Bei dieser Methode wird eine Röhre aus ge- eignetem Metali, wie eine 635 mm dicke Kupferröhre, mit dem Pulver gefüllt Das Pulver wird leicht gestopft Ein übermäßig dichtes Packen des Pulvers behindert die elektrische Orientierung des Graphits und ist zu vermeiden. Wenn die Röhre voll ist, wird sie vorzugsweise versiegelt und einer Gesenkschmiedebehandlung unterzogen. Eine mit dem Graphitpulver gefüllte Kupferröhre mit einem Außendurchmesser von 6,35 mm wird bis auf einen Durchmesser von etwa 1 mm gesenk-geschmiedet Der resultierende Metallverbundleiter weist einen einmillimeterdicken Draht mit ausgezeichneten mechanischen und elektrischen Eigenschaften auf.

Die folgenden Beispiele dienen dazu, die erfindungsgemäßen Ausführungsformen weiter zu erläutern, ohne daß die Erfindung auf solche Beispiele begrenzt sein Soll.

Beispiel 1 Graphitfäden wurden dadurch behandelt, daß sie ei-

ner gasförmigen Mischung von BF3 und HF in wasserfreiem Zustand in einer inerten Atmosphäre ausgesetzt wurden. Als Fäden wurden Graphitfasern verwendet, die einen Durchmesser von etwa 10μηι hauen. Eine Reaktionskammer aus korrosionsfestem Stahl mit ei nem Volumen von weniger als 1 I wurde 30 Minuten lang mit trockenem Stickstoff mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 1 l/Min, gründlich durchspült Die die Graphitfaser enthaltende Kammer wurde auf etwa 57°C erwärmt, worauf BF3 und HF mit einer Durchlauf geschwindigkeit von 3,5 l/Min, und 3 l/Min, eingeleitet wurde. Die Graphitfäden wurden somit etwa 20 Minuten lang dem Säuresystem ausgesetzt, worauf das Fluoridgas während einer Dauer von etwa 30 Minuten unter Verwendung von Stickstoff mit einer Durchflußge schwindigkeit von 1 I/Min, aus der Vorrichtung heraus gespült wurde. Die so behandelten Fäden wurden dann aus der Vorrichtung genommen, anschließend mit destilliertem Wasser und Aceton gewaschen und bei Raumtemperaturen getrocknet

u c ι a \j ι c 1

25 ml einer äquimolaren Mischung aus PF^ und wasserfreiem HF wurde durch Kondensation bei —80°C in einem Rohr hergestellt. Die kondensierte Mischung wurde dann unter einer Stickstoffatmosphäre in ein angrenzendes Reaktionsrohr verdampft, das etwa 5 g Graphitpulver enthielt, und es wurde etwa 10 Minuten lanii

eine Reaktion bei etwa 25° C zugelassen. Das Reaktionsrohr wurde dann mit Stickstoff gespült und es wurde das angestrebte Graphitpulver erhalten.

Beispiel 3

Eine Mischung aus SbFs und HF wurde dadurch hergestellt, daß 61,5 g SbFs in einem austarierten Reaktionsrohr abgewogen wurden. Graphitfäden gleich denen des Beispiels 1 wurden dann etwa 15 Minuten lang bei Raumtemperatur in 25 ml der obigen SbFs/HF-Mischung getaucht. Die resultierenden Fäden wurden mit destilliertem Wasser und dann mit Aceton gewaschen und bei Raumtemperatur getrocknet

Beispiel 4

galvanisiermethoden hergestellt. Ein 10 μπι dicker erfindungsgemäß behandelter Faden mit einer Länge von 1000 cm wurde über ein mit einer Nut versehendes Metallrad in ein Kupfergalvanisierbad geleitet. Das Metallrad diente als Kathode. Der Faden wurde kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 cm/min durch das Bad geführt. Ein Strom von etwa 0,10 Ampere bewirkte eine 2 μΐη dicke Kupferschicht auf dem Faden. Etwa 700 der galvanisierten Drähte wurden zusammengefaßt und dadurch verdrillt, daß man sie durch mit Nuten versehene Rollen taufen ließ, so daß sich über den Querschnitt des resultierenden Drahtes eine Dichte von etwa 95% ergab. Der einen Durchmesser von etwa 0,38 mm aufweisende Draht wurde durch Vergüten bei 475°C unter Wasserstoffatmosphäre weiter verfestigt.

Eine äquimolare Mischung aus SiF₄ und HF wurde hergestellt durch Kondensieren von S1F4 in flüssigem HF bei —8O⁰C. 25 ml dieser Mischung wurden in eine Reaktionskammer verdampft, die 5 g des Graphitpulvers enthielt. Das Pulver und das Gasgemisch ließ man 10 Minuten lang bei etwa 25°C reagieren, und zwar unter gelegentlichem Bewegen, um frische Graphitoberflächen der Reaktion auszusetzen. Das Fluoridgas wurde dann aus dem Rohr gespült und man erhielt das die Halogenidsubstanz aufweisende Pulver.

Beispiel 5

Eine 15,24 cm lange Kupferröhre mit einem Außendurchmesser von 635 mm wurde an einem Ende versiegelt und mit Graphitpulver gefüllt, das mit einer HF/ BF3-Mischung behandelt worden war. Das Pulver hatte eine mittlere Teilchengröße von etwa 40 μητ. Das Pulver wurde leicht in die Röhre gestopft und dann wurde das offene Ende versiegelt

Die gefüllte Röhre wurde dann bis herab auf einen endgültigen Durchmesser von etwa 1 mm gesenk-gezogen. Schrittweises Gesenkschmieden durch eine Reihe von Gesenken führte zu einem einmillimeterdicken Draht mit einer Länge von etwa 2,1 m. Die nacheinander verwendeten Gesenke hatten ein Maß von 6,35,4,75, 3,175, 2,794, 2388, 2,057, 1,803, 1,6. 135. 1,168 und 1,02 mm.

Beispiel 6

Eine Probe von 2,1 g erfindungsgemäß behandeltem Graphitpulver gleich dem in Beispiel 5 verwendeten wurde homogen gemischt mit etwa 9,0 g Kupferpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 60 μπι. Nach einer gründlichen Mischung wurde eine Probe von 13 g der homogenen Mischung unter Verwendung eines Druckes von etwa 4200 kg/cm² in einen Stab mit den Abmessungen 3,175 mm - 3,175 mm · 25,4 mm gepreßt Die resultierende Dichte des Stabes betrug etwa 435 g/ cm³. Der Stab wurde dann unter Anwesenheit von H2 bei etwa 475° C getempert Der solchermaßen erzeugte Verbund hatte eine ausgezeichnete Festigkeit und ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und bestand aus etwa 50 Volumenprozent Kupfer und 50 Volumenprozent erfindungsgemäß behandeltem Graphit

B e i s ρ i e 1 7

Ein Metallverband erfindungsgemäß behandelter Graphitfäden wurde unter Verwendung von Standard-

Claims

1 2 Graphit and Salpetersäure gebildete Zwischengitler- Patentansprüche: verbindung eine Leitfäiiigkeit aufweist, die fast gleich derjenigen von Kupfer (0,6 - ΙΦοηπιαη-1) ist, wenn

1. Graphit-Interkalationsverbindung, die eine parallel zu den aromatischen Ebenen gemessen wird. Komplexverbindung aus einem Halogenid aus der 5 (A. R.Ubbelohde, Proc. Roy. Soa,A 304,25,1968.) Gruppe Bortrihalogenid, Tetrahalogenide von EIe- In der US-Patentschrift 34 09 563 sind leitende Gramenten der Gruppe IV, Pentahalogenide von EIe- phitstrukturen beschrieben, die aus vliesförmigem Gramenten der Gruppe V und Gemische davon enthält, phit und Brom, Schwefeldioxid und bestimmten Metalldadurch gekenn z-eichnet, daß sie durch Chloriden gebildet sind.

Umsetzung mit Fluorwasserstoff gebildet worden 10 Der behandelte vliesförmige Graphit wird dann zu

ist Strukturen hoher Dichte verpreßt.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Aus der DE-OS 23 41 723 sind Graphiteinlage; ungszeichnet, daß es sich beim Halogenid um ein Fluorid verbindungen bekannt, die als Einlagerungssubstanzen handelt komplexe Übergangsmetall-Alkalimetall-Fluoride ent-

3. Verfahren zur Herstellung der Graphit-Interka- 15 halten können. Die Verwendung von HF zur Bildung lationsverbindung nach Anspruch 1 durch Umset- der Einlagerungsverbindungen ist in dieser Druckschrift zung von Graphit mit einer Reaktionsmittelzusam- nicht erwähnt

mensetzung, enthaltend ein Halogenid aus der Aufgabe der Erfindung ist es, preiswerte Graphit-InGruppe Bortrihalogenid, Tetrahalogenide von EIe- terkalationsverbindungen von besonders hoher elektrimenten der Gruppe IV, Pentahalogeniden von EIe- 20 scher Leitfähigkeit zur Verfügung zu stellen, menten der Gruppe V und Gemische davon, dadurch Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit eigekennzeichnet, daß eine Reaktionsmittelzusam- ner Graphit-Interkalationsverbindung, die eine Kommensetzung verwendet wird, die Fluorwasserstoff plexverbindung aus einem Halogenid aus der Gruppe enthält Bortrihalogenid, Tetrahalogenide von Elementen der

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 25 Gruppe IV, Pentahalogenide von Elementen der Grupzeichnet, daß Graphit in Fadenform verwendet wird, pe V und Gemische davon enthält die dadurch gekennder elektrisch längs der Fadenachse orientiert ist zeichnet ist, daß sie durch Umsetzung mit Fluorwasser-

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge- stoff gebildet worden ist

kennzeichnet, daß die: Reaktionsmittelzusammenset- Vorzugsweise liegen die erfindungsgemäßen Gra-

zung in flüssiger Phase verwendet wird. 30 phit-Interkalationsverbindungen in Form eines Fadens

6. Verwendung der Verbindung nach Anspruch 1 vor, sie können jedoch auch in vielen anderen Ausfühals elektrischer Leiter. rungsformen vorliegen und können beispielsweise stab-

7. Verwendung der Verbindung nach Anspruch 1 förmig geformt und/oder in einen Metallverband eingezusammen mit einem Metall als Bestandteil eines fügt sein.

elektrischen Leiters. 35 Die erfindungsgemäßen Graphit-Interkalationsver-

bindungen weisen eine hohe Leitfähigkeit auf, welche

die des reinen Kupfers erreicht oder sogar übersteigt.

Die Erfindung betrifft Graphit-Interkalationsverbin- Die erfindungsgemäßen Graphit-Interkalationsver-

dungen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. bindungen unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht be·

Es gibt viele Anwendungsmöglichkeiten für solche 40 trächtlich von bisherigen Graphit-Interkalationsverbin-Graphit-Interkalationsverbindungen. Als erstes ist die düngen. Im Gegensatz zur Ubbeholde-Verbindung Herstellung von Fäden aus diesen Graphit-Interkala- weist die erfindungsgemäße Verbindung keine Salpetionsverbindungen als elektrisch leitende Drähte zu er- tersäure auf und hat eine gegenüber dem Ubbeholdewähnen. Außerdem lassen sich diese Interkalationsver- Material stark verbesserte Leitfähigkeit. Auch braucht bindungen aufgrund ihrer Natur leicht in Streifen for- 45 die erfindungsgemäße Verbindung nicht aus Graphit men, die als Sammelschienen in elektrischen Geräten hergestellt zu werden, der bei hohen Temperaturen abverwendbar sind. Die Interkalationsverbindungen las- geblättert worden ist, wie es in der US-Patentschrift sen sich auch in einem Metallverbund einsetzen und 34 09 563 beschrieben ist Während in der Vergangenkönnen dann gelötet oder gewickelt werden. Solche In- heit bestimmte Säuren wie HNO₃ und Säuremischungen terkalationsverbindungen sind auch in solchen Fällen 50 wie BF3 + CH3 (COOH) verwendet worden sind, um nützlich, in welchen neben einer hohen Leitfähigkeit Graphit einer Interkalationsbehandlung zu unterziehen, eine mechanische Festigkeit erforderlich ist. resultieren erfindungsgemäß viel bessere Kombinatio-

Es war seit langem bekannt, daß die spezielle Kristall- nen aus Säuremischungen, die ein Halogenid und HF

struktur des Graphits dieses bezüglich der Leitungs- aufweisen.

elektronen anisotrop macht. Die Graphitstruktur weist 55 Die Halogenide der Metalle der Gruppen IV und V

grundsätzlich Ebenen aromatisch gebundener Kohlen- des periodischen Systems sind jene Metalle, welche auf-

stoffatome auf. Folglich weist jede solche Ebene über gelistet sind unter den Rubriken IVA, IV B, V A und V B

und unter sich .τ-Elektronenwolken auf. Diese Elektro- des »Periodic Chart of the Elements«, veröffentlicht in

nenwolken tragen zum anisotropen Leitungsverhalten The Condensed Chemical Dictionary, Reinhold, 166,

bei, wobei die Leitfähigkeit in einer parallel zu den aro- 60 7. Auflage, gegenüber Seite 1. Zusätzlich zeigte sich, daß

manschen Kohlenstoffebenen verlaufenden Richtung Bortrihalogenide, speziell Bortrifluorid (BF)), brauchbar

vorliegt. Diese Leitfähigkeit beträgt etwa 5% derjeni- sind. Es hat sich als vorzüglich erwiesen, BF3, SiF₄, HfF4,

gen von Kupfer. TiF₄, ZrF₄, PF₅, NbF₅, TaF₅, AsF₅ und SbF₅ zu verwen-

Es ist bereits bekannt, daß bestimmte Elemente oder den. Mischungen dieser und weiterer Polyhalogenide

Moleküle, wenn sie in das Graphitgitter diffundiert wer- 65 liegen allerdings ebenfalls im Bereich der vorliegenden \.'

den, Zwischengitterpositionen zwischen den aromati- Erfindung. 'p

sehen Ebenen einnehmen und die Leitfähigkeit des Gra- Wenn die Interkalationsverbindungen in Fadenform "\i

phits verbessern. Man hat gefunden, daß die zwischen vorliegen sollen, werden sie bevorzugt in eine Metallzu- ^l _v