WO2011009477A1 - Cable containing oriented nanoparticles - Google Patents

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WO2011009477A1
WO2011009477A1 PCT/EP2009/005624 EP2009005624W WO2011009477A1 WO 2011009477 A1 WO2011009477 A1 WO 2011009477A1 EP 2009005624 W EP2009005624 W EP 2009005624W WO 2011009477 A1 WO2011009477 A1 WO 2011009477A1
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WO
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cable
nanoparticles
conductor
length direction
electrically conductive
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PCT/EP2009/005624
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg FINDEISEN
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00Power cables
    • H01B9/006Constructional features relating to the conductors

Definitions

  • the invention relates to a cable having at least one electrically conductive conductor extending in the cable longitudinal direction and an insulating material in which the conductor is embedded.
  • Such cables are used for example in the field of electrical Energy Enterprisetragungstechmk.
  • the invention is based on the object of specifying a cable that has better electrical and mechanical properties than previous cables.
  • the electrically conductive conductor comprises nanoparticles which are aligned in the cable longitudinal direction and, in addition, further nanoparticles are present which are oriented transversely to the cable longitudinal direction.
  • a significant advantage of the inventive cable is that it has both very good electrical and very good thermal properties.
  • the electrical properties are brought about by the nanoparticles provided in the electrically conductive conductor, which are aligned in the cable length direction. Due to the orientation of the nanoparticles along the cable length direction, the electrical conductivity is improves the conductivity of the conductor and thus reduces its electrical resistance. This also leads to a reduction of the heat generated in the cable.
  • Another essential advantage of the cable according to the invention consists in the heat removal caused by the further nanoparticles; The heat dissipation is effected by the fact that the other nanoparticles are aligned transversely to the cable length direction and selectively divert the heat generated in the or in the conductive conductors by the insulation material to the outside. Because of the nanoparticles oriented transversely to the cable longitudinal direction, the cable according to the invention thus has an optimized heat dissipation to the outside, so that it is more electrically resistant overall than previously known cables.
  • a third significant advantage of the cable according to the invention is that in this case the mechanical strength of the cable is markedly increased by the nanoparticles present.
  • the cable according to the invention is thus mechanically significantly stronger and more resilient than comparable cables of the prior design with the same dimensioning and the same weight. Due to the increased mechanical strength and load capacity can be achieved with the erfj ndungsgeezeen cable thus significantly larger span widths between masts and support elements, as is possible with previous cables.
  • the use of the inventive cable in electrical energy transmission systems thus leads to lower installation costs.
  • the nanoparticles are preferably elongate; By elongated nanoparticles are meant nanoparticles whose length is large, in particular at least 10 times greater than whose diameter is. Elongated nanoparticles are, for example, nanotubes, nanotubes or nanorods.
  • the nanoparticles can be single-walled, double-walled or multi-walled.
  • the nanoparticles may, for example, be carbon nanotubes or carbon nanoneedles or boron nitride nanoparticles.
  • the insulating material may for example consist of a plastic such as polyamide or a ceramic or contain at least one or more such materials.
  • the further nanoparticles that is to say the nanoparticles oriented transversely to the cable length direction, are preferably located either exclusively in the insulating material or alternatively both in the insulating material and in the electrically conductive conductor.
  • the nanoparticles present in the conductor are predominantly (ie at least 50%, more preferably at least 75%) along the cable length direction and the nanoparticles present in the isolation material predominantly (ie at least 50%, particularly preferably at least 75%) across Aligned cable length direction.
  • the electrically conductive conductor has-viewed in cross-section-at least one cross-sectional section in which the nanoparticles are oriented predominantly (ie at least 50%, particularly preferably at least 75%) in the cable longitudinal direction, and at least has a further cross-sectional portion in which the nanoparticles predominantly (ie at least 50%, more preferably at least 75%) are aligned transversely to the cable length direction.
  • the electrically conductive conductor has a plurality in cross section Cross-sectional portions in which the nanoparticles are oriented predominantly in the cable longitudinal direction, and a plurality of further cross-sectional portions, in which the nanoparticles are oriented predominantly transversely to the cable length direction on.
  • the nanoparticles aligned in the cable length direction are preferably more electrically conductive than the other nanoparticles, ie the nanoparticles oriented transversely to the cable length direction, and / or the further nanoparticles oriented transversely to the cable length direction are preferably thermally more capable of being leached than the nanoparticles oriented along the cable length direction.
  • the cable has at least two electrically conductive conductors and the conductors are arranged rotationally symmetrical.
  • the cable preferably has three electrically conductive conductors, which are rotationally symmetrical with respect to the rotation angles of 120 degrees and 240 degrees.
  • a center is preferably present in the cable, and the other nanoparticles are preferably aligned radially outward with respect to this center.
  • the cable has an alignment structure extending at least in sections along the cable length direction, which - during the
  • Such an alignment structure is preferably a NEN electrically conductive or magnetizable center conductor, which extends along the Jardinlangsraum and is located for example in the middle of the cable.
  • the at least one conductor has a Hull Mrs which is on the side facing away from the conductor smoother than on the conductor facing the inside and / or consists of a semiconductor material or a semiconductor material at least also contains.
  • the semiconducting material and / or the insulating material may be vulcanizable, for example.
  • Nanoparticles oriented in the longitudinal direction will flow, so that a reduction in concentration will limit the current flow locally to a predetermined level, without increasing the electrical losses, at least not significantly.
  • the cable has a circular cross-sectional area and the conductor or conductors are arranged rotationally symmetrically and / or centrally within the round cross-sectional area.
  • the cable may, for example, be an electrical power transmission cable designed and dimensioned for voltages of at least 100 V and currents of at least 1 A.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a cable in which at least one electrically conductive conductor is embedded in an insulating material. According to the invention, it is provided that in the electrically conductive conductor nanoparticles are aligned in the cable longitudinal direction and further nanoparticles are aligned transversely to the cable longitudinal direction.
  • the other nanoparticles can be aligned transversely to the cable length direction by a field is applied to the cable.
  • the field may be applied between the conductors of the cable or between a conductor of the cable and an outer shield of the cable.
  • an alignment structure is prepared and it is to this alignment structure a field with which the other nanoparticles are aligned transversely to the cable's direction.
  • the application of a field is preferably carried out as long as the insulation material of the cable is not yet fully cured, ie before or during the curing phase of the insulation material.
  • At least one growth seed can be used, which effects an alignment of the nanoparticles present in the insulation material during the application of the not yet cured, for example still liquid, insulating material Insulation material leads to an embedding of the nanoparticles with an orientation transverse to the cable length direction.
  • one of the conductors to be embedded in the insulation material can be used as a growth germ.
  • a conductor sleeve applied to the conductor or conductors can be used as a growth germ.
  • a growth seed is provided in the cable center.
  • the concentration of the nanoparticles aligned in the cable longitudinal direction in the electrically conductive conductor is varied along the cable longitudinal direction and at least two subdivisions along the cable longitudinal direction. Different concentration ranges can be produced with nanoparticles aligned in the cable longitudinal direction.
  • the incorporation of the nanoparticles in the conductor and / or the incorporation of the further nanoparticles in the conductor and / or in the insulating material can be effected or assisted, for example, by electrophoresis.
  • a co-ordination of different nanoparticles can be brought about by a coordination between the particle size and the pore width of a gel serving as the carrier medium, the gel serving as a molecular sieve.
  • electrophoresis edges can be smoothed or shields formed.
  • a rib structure or an oval-flattened outer shape of the or existing in the cable conductor is provided.
  • Such a structure may, for example, be designed such that nanoparticles with good thermal conductivity and high electrical resistance are not only introduced into insulation of the cable but, moreover, arranged in such a way that they also take over the transport of the heat into these areas enlarging the surface .
  • a nanoparticle-utilizing, dirt-repellent coating on the surface of the outer sheath of the cable is conceivable.
  • a nanoparticle-containing film or a nanoparticle-containing paint can be applied to the outside of the cable.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a cable according to the invention with a single electrical conductor
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a cable according to the invention with a single electrical conductor, the latter being provided with a jacket,
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of an invention
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an invention
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of a cable according to the invention with three electrical conductors and a growth core which effects an alignment of the nanoparticles present in the insulating material of the cable during the production of the insulating material, FIG.
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of a cable according to the invention with a conductor with nanotubes
  • FIG. 7 shows a seventh exemplary embodiment of a cable according to the invention with three conductive layers and three insulating layers
  • FIG. 8 shows an eighth exemplary embodiment of a cable according to the invention with two conductive layers and three insulating layers and
  • FIG. 9 shows a ninth exemplary embodiment of a cable according to the invention with a matrix containing nanoparticles in the insulation.
  • FIG. 1 shows an electrical cable 10 equipped with a single electrically conductive conductor 20.
  • the conductor 20 is located in an insulating material 30, which consists of an electrically non-conductive material.
  • nanoparticles in the conductor 20 which are oriented predominantly, preferably at least 90%, in the cable length direction, that is to say in FIG. 1, perpendicular to the sheet direction.
  • the direction of the nanoparticles is arbitrary: they can thus protrude perpendicular to the image plane in this or protrude from this.
  • the nanoparticles designated by the reference numeral 40 project into the image plane, whereas the nanoparticles protrude with the reference numeral 50 from the image plane.
  • there are further nanoparticles which are oriented predominantly, preferably at least 90%, transversely to the cable length direction and thus extend parallel to the image plane in FIG.
  • the further nanoparticles are identified by the reference numeral 60; the further nanoparticles 60 are located exclusively in the insulation material 30 of the cable 10, but they may also be arranged-wholly or partially-in the conductor 20.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a cable 10.
  • the cable according to FIG. 2 substantially corresponds to the cable according to FIG. 1.
  • only the electrical conductor 20 is enclosed with a hull layer, which is identified by the reference numeral 70.
  • the function of the Hull Anlagen 70 is to make the electrical conductor to the outside smoother and thus avoid electrical Felduberhohungen.
  • the hull layer 70 is thus preferably smoother on the outside 80 than on the inner side 90 facing the conductor 20.
  • the hull layer 70 may consist, for example, of a semiconductor material.
  • FIG. 3 an embodiment of a cable 10 is shown that is equipped with three electrical conductors 100, 110 and 120.
  • the arrangement of the three conductors 100, 110 and 120 is rotationally symmetric, so that the three conductors can be rotated by rotation angles of 120 degrees and / or 240 degrees, without changing their arrangement in the cable 10.
  • the three conductors 100, 110 and 120 are each provided with nanoparticles which, at least predominantly, extend perpendicularly to the image plane, ie project into the image plane or sticking out of this.
  • the nanoparticles are identified by reference numerals 40 and 50.
  • the insulation material 30 of the cable 10 is also provided with nanotubes, but these extend transversely to the cable bell direction and thus lie in the image plane of FIG.
  • the nanoparticles in the insulation layer 30, which are provided transversely to the cable length direction, are identified by the reference numeral 60.
  • the cable according to FIG. 3 corresponds to the cables in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of a cable.
  • This cable also has three electrical conductors 100 and 110 and 120 and corresponds to the exemplary embodiment according to FIG 3.
  • an additional alignment structure 200 is present, which has an electrically conductive or magnetizable center conductor 210, at least in sections extends along the Jardinlangsraum and is preferably located in the middle of the cable.
  • the alignment structure 200 makes it possible, during the production of the cable 10, in particular during application of the insulation material 30 or during curing of the insulation material 30, to cause an electric or magnetic field in the cable 10, with which the nanoparticles 60 present in the insulation material 30 are transverse to the cable longitudinal direction , ie parallel to the image plane, are aligned.
  • the center conductor 210 is located in the middle of the cable, a targeted radial or radial outward orientation of the nanoparticles 60 can be achieved.
  • the alignment structure 200 with the electrically conductive or magnetizable center conductor 210 makes it possible to increase the concentration of the nanoparticles 60 oriented transversely to the cable line direction in the cable 10.
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of a cable 10.
  • This cable is also equipped with three electrical conductors 100, 110 and 120.
  • a growth core 300 In the middle of the cable or between the three electrical conductors, there is a growth core 300, which effects targeted growth and / or targeted alignment of the nanoparticles 60 embedded in the insulation material 30 during cable production.
  • the growth core 300 causes the nanoparticles 60 to be oriented, preferably transversely to the cable length direction, while the insulation material 30 is applied and / or cured.
  • the growth core 300 is located in the center of the cable, then additionally a radial or
  • the exemplary embodiment according to FIG. 5 corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 3, so that in this regard reference should be made to the above statements.
  • FIG. 6 shows the combination of axial alignment of the carbon nanotubes for the power line and radial alignment of the carbon nanotubes for heat transport outward within the conductive conductor 20 of the cable 10.
  • the reference numeral 51 represents the radially oriented carbon nanotubes in the conductor - lent to the remaining reference numerals, reference is made to the statements in connection with FIG.
  • FIGS. 7 and 8 show by way of example the adaptation of the concentration and orientation of nanotubes to the respective requirements.
  • the insulation is designed such that the dielectric constant decreases in the direction of decreasing electrical current
  • Reference numerals 400, 410 and 420 show, by way of example, insulation layers with thermally conductive nanotubes, preferably extending transversely to the cable direction.
  • Reference numerals 430, 440 and 450 denote layers of the conductive conductor having different concentrations of electroconductive carbon nanotubes or other current conducting nanotubes.
  • the reference numeral 460 denotes a Hull Anlagen between the conductor and the insulating layers and the reference numeral 470 the jacket.
  • radially aligned carbon nanotubes are used for heat removal, which are present in the direction of the conductor center facing only in a low concentration and their concentration increases to the outside. This allows the use of the good thermal conductivity of carbon nanotubes for heat dissipation.
  • the intrinsically disadvantageous in the isolation electrical conductivity of conventional carbon nanotubes can be compensated by a low concentration in the areas of high electric field strength.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment with two conductor regions 500 and 510 with different concentrations of conductive carbon nanotubes and insulation layers 520, 530 and 540 with different concentrations of thermally conductive carbon nanotubes or other thermally conductive nanotubes.
  • FIG. 9 shows by way of example a matrix with thermally conductive and / or electrically conductive nanotubes, for example carbon nanotubes or other nanotubes, in the insulation or the conductor of a cable.
  • the reference numeral 600 carbon nanotubes for current transport (preferably axially aligned)
  • the reference numeral 610 nanotubes so for example carbon nanotubes or other nanotubes, for heat transport (preferably radially aligned) and
  • the reference numerals 620 and 630 carbon nanotubes to increase the mechanical strength (alignment according to the respective strength requirement).
  • the carbon nanotubes with the reference numeral 620 are, for example, circularly aligned fuel nanotubes, which support the creation of a mechanically strong belt structure for forming a cable sheath.
  • a cable is formed by a matrix of different materials which at least partially contain nanotubes of various electrical, thermal and mechanical properties. This can take into account: an adaptation of the concentration of carbon nanotubes to the current density required in the respective region of the cable and / or conductor,
  • nanotubes of particular mechanical properties e.g., tensile strength
  • certain areas e.g., to absorb tensile forces when used as a conductor
  • a formation of mechanical clamping elements by introducing a nanotube staggered belt structure for receiving short-circuit forces and / or transmission of the weight to mechanical fasteners and / or to form a solid and stable sheath of the cable.

Abstract

The invention relates to, among other things, a cable (10) having at least one electrical conductive conductor (20, 100, 110, 120) extending in the longitudinal direction of the cable and an insulation material (30), in which the conductor is embedded. According to the invention, the electrically conductive conductor comprises nanoparticles (40, 50), which are oriented in the longitudinal direction of the cable, and further nanoparticles (60) oriented perpendicularly to the longitudinal direction of the cable are present.

Description

Beschreibung KABEL ENTHALTEND AUSGERICHTETE NANOPARTIKEL Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel mit zumindest einem sich in Kabellangsrichtung erstreckenden elektrisch leitfahi- gen Leiter und einem Isolationsmaterial, in dem der Leiter eingebettet ist. Derartige Kabel werden beispielsweise im Bereich der elektrischen Energieubertragungstechmk eingesetzt.  Description The invention relates to a cable having at least one electrically conductive conductor extending in the cable longitudinal direction and an insulating material in which the conductor is embedded. Such cables are used for example in the field of electrical Energieubertragungstechmk.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Kabel anzugeben, das bessere elektrische und mechanische Eigenschaf- ten aufweist als bisherige Kabel. The invention is based on the object of specifying a cable that has better electrical and mechanical properties than previous cables.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch ein Kabel mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemaßen Kabels sind in Unteranspru- chen angegeben. This object is achieved according to the invention by a cable with the features according to claim 1. Advantageous embodiments of the cable according to the invention are specified in subclaims.
Danach ist erfindungsgemaß vorgesehen, dass der elektrisch leitfahige Leiter Nanoteilchen aufweist, die in Kabellangsrichtung ausgerichtet sind und außerdem weitere Nanoteilchen vorhanden sind, die quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet sind. Thereafter, it is provided according to the invention that the electrically conductive conductor comprises nanoparticles which are aligned in the cable longitudinal direction and, in addition, further nanoparticles are present which are oriented transversely to the cable longitudinal direction.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemaßen Kabels besteht darin, dass dieses sowohl sehr gute elektrische als auch sehr gute thermische Eigenschaften aufweist. Die elektrischen Eigenschaften werden durch die im elektrisch leitfahigen Leiter vorgesehenen Nanoteilchen bewirkt, die in Kabellangsrichtung ausgerichtet sind. Durch die Ausrichtung der Nanoteilchen entlang der Kabellangsrichtung wird die elektrische Leitfa- higkeit des Leiters verbessert und somit sein elektrischer Widerstand reduziert. Dies fuhrt auch zu einer Reduktion der im Kabel entstehenden Abwarme. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemaßen Kabels besteht in der durch die weiteren Nanoteilchen hervorgerufenen Warmeabfuhr; die Warmeabfuhr wird dadurch bewirkt, dass die weiteren Nanoteilchen quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet sind und die in dem oder in den leitfahigen Lei- tern entstehende Abwarme gezielt durch das Isolationsmaterial nach außen ableiten. Das erfindungsgemaße Kabel weist aufgrund der quer zur Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen also eine optimierte Wärmeableitung nach außen auf, so dass es insgesamt elektrisch belastbarer ist als vorbe- kannte Kabel. A significant advantage of the inventive cable is that it has both very good electrical and very good thermal properties. The electrical properties are brought about by the nanoparticles provided in the electrically conductive conductor, which are aligned in the cable length direction. Due to the orientation of the nanoparticles along the cable length direction, the electrical conductivity is improves the conductivity of the conductor and thus reduces its electrical resistance. This also leads to a reduction of the heat generated in the cable. Another essential advantage of the cable according to the invention consists in the heat removal caused by the further nanoparticles; The heat dissipation is effected by the fact that the other nanoparticles are aligned transversely to the cable length direction and selectively divert the heat generated in the or in the conductive conductors by the insulation material to the outside. Because of the nanoparticles oriented transversely to the cable longitudinal direction, the cable according to the invention thus has an optimized heat dissipation to the outside, so that it is more electrically resistant overall than previously known cables.
Ein dritter wesentlicher Vorteil des erfindungsgemaßen Kabels ist darin zusehen, dass bei diesem durch die vorhandenen Nanoteilchen die mechanische Festigkeit des Kabels deutlich er- höht wird. Das erfindungsgemaße Kabel ist bei gleicher Dimensionierung und bei gleichem Gewicht somit mechanisch deutlich fester und belastbarer als vergleichbare Kabel vorbekannter Bauart. Durch die erhöhte mechanische Festigkeit und Belastbarkeit lassen sich mit dem erfj ndungsgemaßen Kabel somit deutlich größere Abspannweiten zwischen Masten und Stutzelementen erreichen, als dies bei bisherigen Kabeln möglich ist. Der Einsatz des erfindungsgemaßen Kabels bei elektrischen Energieubertragungsanlagen fuhrt somit zu geringeren Installationskosten. A third significant advantage of the cable according to the invention is that in this case the mechanical strength of the cable is markedly increased by the nanoparticles present. The cable according to the invention is thus mechanically significantly stronger and more resilient than comparable cables of the prior design with the same dimensioning and the same weight. Due to the increased mechanical strength and load capacity can be achieved with the erfj ndungsgemaßen cable thus significantly larger span widths between masts and support elements, as is possible with previous cables. The use of the inventive cable in electrical energy transmission systems thus leads to lower installation costs.
Die Nanoteilchen sind vorzugsweise länglich; unter länglichen Nanoteilchen werden dabei solche Nanoteilchen verstanden, deren Lange großer, insbesondere mindestens 10-mal großer, als deren Durchmesser ist. Längliche Nanoteilchen sind beispielsweise Nanorohrchen, Nanonadeln oder Nanostangen. The nanoparticles are preferably elongate; By elongated nanoparticles are meant nanoparticles whose length is large, in particular at least 10 times greater than whose diameter is. Elongated nanoparticles are, for example, nanotubes, nanotubes or nanorods.
Die Nanoteilchen können einwandig, zweiwandig oder mehrwandig sein. Bei den Nanoteilchen kann es sich beispielsweise um Kohlenstoffnanorohrchen bzw. Kohlenstoffnanonadeln oder um Bornitridnanoteilchen handeln. Das Isolationsmaterial kann beispielsweise aus einem Kunststoff wie Polyamid oder einer Keramik bestehen bzw. eines oder mehrere solcher Materialien zumindest auch enthalten. The nanoparticles can be single-walled, double-walled or multi-walled. The nanoparticles may, for example, be carbon nanotubes or carbon nanoneedles or boron nitride nanoparticles. The insulating material may for example consist of a plastic such as polyamide or a ceramic or contain at least one or more such materials.
Die weiteren, also die quer zur Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen befinden sich vorzugsweise entweder ausschließlich in dem Isolationsmaterial oder alternativ sowohl in dem Isolationsmaterial als auch in dem elektrisch leitfa- higen Leiter. The further nanoparticles, that is to say the nanoparticles oriented transversely to the cable length direction, are preferably located either exclusively in the insulating material or alternatively both in the insulating material and in the electrically conductive conductor.
Bevorzugt sind die im Leiter befindlichen Nanoteilchen überwiegend (also zu mindestens 50%, besonders bevorzugt zu min- destens 75%) entlang der Kabellangsrichtung und die im Isolationsmaterial befindlichen Nanoteilchen überwiegend (also zu mindestens 50%, besonders bevorzugt zu mindestens 75%) quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der elektrisch leitfahige Leiter - im Querschnitt betrachtet - zumindest einen Querschnittsabschnitt aufweist, in dem die Nanoteilchen überwiegend (also zu mindestens 50%, besonders bevorzugt zu mindestens 75%) in Kabellangsrichtung ausgerich- tet sind, und zumindest einen weiteren Querschnittsabschnitt aufweist, in dem die Nanoteilchen überwiegend (also zu mindestens 50%, besonders bevorzugt zu mindestens 75%) quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet sind. Besonders bevorzugt weist der elektrisch leitfahige Leiter im Querschnitt mehrere Querschnittsabschnitte, in denen die Nanoteilchen überwiegend in Kabellangsrichtung ausgerichtet sind, und mehrere weitere Querschnittsabschnitte, in denen die Nanoteilchen überwiegend quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet sind, auf. The nanoparticles present in the conductor are predominantly (ie at least 50%, more preferably at least 75%) along the cable length direction and the nanoparticles present in the isolation material predominantly (ie at least 50%, particularly preferably at least 75%) across Aligned cable length direction. Alternatively or additionally, it may be provided that the electrically conductive conductor has-viewed in cross-section-at least one cross-sectional section in which the nanoparticles are oriented predominantly (ie at least 50%, particularly preferably at least 75%) in the cable longitudinal direction, and at least has a further cross-sectional portion in which the nanoparticles predominantly (ie at least 50%, more preferably at least 75%) are aligned transversely to the cable length direction. Particularly preferably, the electrically conductive conductor has a plurality in cross section Cross-sectional portions in which the nanoparticles are oriented predominantly in the cable longitudinal direction, and a plurality of further cross-sectional portions, in which the nanoparticles are oriented predominantly transversely to the cable length direction on.
Die in Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen sind vorzugsweise elektrisch leitfahiger als die weiteren, also die quer zur Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen, und/oder die weiteren, quer zur Kabellangsrichtung ausgerich- teten Nanoteilchen sind vorzugsweise thermisch lextfahiger als die entlang der Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen . The nanoparticles aligned in the cable length direction are preferably more electrically conductive than the other nanoparticles, ie the nanoparticles oriented transversely to the cable length direction, and / or the further nanoparticles oriented transversely to the cable length direction are preferably thermally more capable of being leached than the nanoparticles oriented along the cable length direction.
Im Übrigen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Kabel zumindest zwei elektrisch leitfahige Leiter aufweist und die Leiter drehsymmetrisch angeordnet sind. Incidentally, it is considered advantageous if the cable has at least two electrically conductive conductors and the conductors are arranged rotationally symmetrical.
Für eine Energieübertragung in einem dreiphasigen Energie- ubertragungssystem weist das Kabel vorzugsweise drei elekt- risch leitfahige Leiter auf, die drehsymmetrisch bezuglich der Drehwinkel von 120 Grad und 240 Grad angeordnet sind. For energy transmission in a three-phase energy transmission system, the cable preferably has three electrically conductive conductors, which are rotationally symmetrical with respect to the rotation angles of 120 degrees and 240 degrees.
Im Querschnitt ist in dem Kabel bevorzugt ein Mittelpunkt vorhanden, und die weiteren Nanoteilchen sind bezuglich die- ses Mittelpunktes vorzugsweise radial nach außen ausgerichtet. In cross-section, a center is preferably present in the cable, and the other nanoparticles are preferably aligned radially outward with respect to this center.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Kabel eine sich zumindest abschnittsweise entlang der Kabellangsrichtung erstreckende Ausrichtstruktur aufweist, die - wahrend desIt is also considered advantageous if the cable has an alignment structure extending at least in sections along the cable length direction, which - during the
Hersteilens des Kabels oder nach der Fertigstellung des Kabels - ein Einbringen eines Feldes in das Kabel zum Ausrichten der weiteren Nanoteilchen quer zur Kabellangsrichtung ermöglicht. Eine solche Ausrichtstruktur wird vorzugsweise ei- nen elektrisch leitfahigen oder magnetisierbaren Mittelleiter umfassen, der sich entlang der Kabellangsrichtung erstreckt und sich beispielsweise in der Kabelmitte befindet. Um lokale Felduberhohungen bzw. Feldstarkespitzen zu vermeiden, wird es darüber hinaus als vorteilhaft angesehen, wenn der zumindest eine Leiter eine Hullschicht aufweist, die auf der dem Leiter abgewandeten Außenseite glatter als auf der dem Leiter zugewandten Innenseite ist und/oder aus einem Halbleitermaterial besteht oder ein Halbleitermaterial zumindest auch enthalt. Hersteilens of the cable or after the completion of the cable - allows an introduction of a field in the cable for aligning the other nanoparticles transverse to the cable length direction. Such an alignment structure is preferably a NEN electrically conductive or magnetizable center conductor, which extends along the Kabellangsrichtung and is located for example in the middle of the cable. To avoid local Felduberhohungen or Feldstarkespitzen, it is also considered advantageous if the at least one conductor has a Hullschicht which is on the side facing away from the conductor smoother than on the conductor facing the inside and / or consists of a semiconductor material or a semiconductor material at least also contains.
Das halbleitende Material und/oder das Isolationsmaterial können beispielsweise vulkanisierbar sein. The semiconducting material and / or the insulating material may be vulcanizable, for example.
Um eine Strombegrenzung in Kabellangsrichtung und somit einen Schutz des Kabels gegen elektrische Uberbeanspruchung zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Konzentration der in Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen in dem elektrisch leitfahigen Leiter entlang der Kabellangsrichtung unterschiedlich ist und entlang der Kabellangsrichtung zumindest zwei unterschiedlich große Konzentrationsbereiche mit in Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen vorhanden sind. Diese Ausgestaltung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass der elektrische Strom primär durch die in In order to achieve a current limitation in cable length direction and thus a protection of the cable against electrical overload, it is considered advantageous if the concentration of aligned in Kabellangsrichtung nanoparticles in the electrically conductive conductor along the Kabellangsrichtung is different and along the Kabellangsrichtung at least two different sized concentration ranges with nanoparticles oriented in the cable direction. This embodiment makes use of the knowledge that the electric current is primarily determined by the in
Längsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen fließen wird, so dass eine Konzentrationsreduktion den Stromfluss lokal auf ein vorgegebenes Maß begrenzen wird, ohne dabei die elektrischen Verluste, zumindest nicht signifikant, zu erhohen.  Nanoparticles oriented in the longitudinal direction will flow, so that a reduction in concentration will limit the current flow locally to a predetermined level, without increasing the electrical losses, at least not significantly.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Kabel eine kreisrunde Querschnittsflache aufweist und der oder die Leiter innerhalb der runden Querschnittsflache drehsymmetrisch und/oder mittig angeordnet sind. Das Kabel kann beispielsweise ein elektrisches Energieuber- tragungskabel sein, das für Spannungen von mindestens 100 V und Strome von mindestens 1 A ausgelegt und dimensioniert ist. It is also considered advantageous if the cable has a circular cross-sectional area and the conductor or conductors are arranged rotationally symmetrically and / or centrally within the round cross-sectional area. The cable may, for example, be an electrical power transmission cable designed and dimensioned for voltages of at least 100 V and currents of at least 1 A.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herstellen eines Kabels, bei dem zumindest ein elektrisch leitfahiger Leiter in einem Isolationsmaterial eingebettet wird. Erfindungsgemaß ist vorgesehen, dass in dem elektrisch leitfahigen Leiter Nanoteilchen in Kabellangsrichtung ausgerichtet werden und weitere Nanoteilchen quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet werden. Bezuglich der Vorteile des erfindungsgemaßen Verfahrens wird auf die obigen Ausfuhrungen im Zusammenhang mit dem erfin- dungsgemaßen Kabel verwiesen, da die Vorteile des erfindungs- gemaßen Kabels denen des erfindungsgemaßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen. The invention also relates to a method of manufacturing a cable in which at least one electrically conductive conductor is embedded in an insulating material. According to the invention, it is provided that in the electrically conductive conductor nanoparticles are aligned in the cable longitudinal direction and further nanoparticles are aligned transversely to the cable longitudinal direction. With regard to the advantages of the method according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the cable according to the invention, since the advantages of the cable according to the invention essentially correspond to those of the method according to the invention.
Besonders einfach und damit vorteilhaft lassen sich die weiteren Nanoteilchen quer zur Kabellangsrichtung ausrichten, indem an das Kabel ein Feld angelegt wird. Das Feld kann beispielsweise zwischen den Leitern des Kabels oder zwischen ei- nem Leiter des Kabels und einer äußeren Abschirmung des Kabels angelegt werden. Particularly simple and thus advantageous, the other nanoparticles can be aligned transversely to the cable length direction by a field is applied to the cable. For example, the field may be applied between the conductors of the cable or between a conductor of the cable and an outer shield of the cable.
Um das Anlegen eines Feldes zu ermöglichen, das unabhängig von der Anordnung der Leiter innerhalb des Kabels ist und die gewünschte Ausrichtung der weiteren Nanoteilchen bewirken kann, wird vorzugsweise in dem Kabel entlang der Kabellangsrichtung - zumindest abschnittsweise - eine Ausrichtstruktur hergestellt und es wird an diese Ausrichtstruktur ein Feld angelegt, mit dem die weiteren Nanoteilchen quer zur Kabel- langsrichtung ausgerichtet werden. In order to enable the creation of a field which is independent of the arrangement of the conductors within the cable and can effect the desired alignment of the further nanoparticles, preferably in the cable along the cable length direction - at least in sections - an alignment structure is prepared and it is to this alignment structure a field with which the other nanoparticles are aligned transversely to the cable's direction.
Das Anlegen eines Feldes wird vorzugsweise durchgeführt, so- lange das Isolationsmaterial des Kabels noch nicht vollständig ausgehartet ist, also vor oder wahrend der Aushartphase des Isolationsmaterials. The application of a field is preferably carried out as long as the insulation material of the cable is not yet fully cured, ie before or during the curing phase of the insulation material.
Um eine Ausrichtung der weiteren Nanoteilchen quer zur Kabel- langsrichtung zu erreichen, kann alternativ oder zusatzlich auch zumindest ein Wachstumskeim eingesetzt werden, der beim Auftragen des noch nicht ausgeharteten, beispielsweise noch flussigen, Isolationsmaterials eine Ausrichtung der in dem Isolationsmaterial vorhandenen Nanoteilchen bewirkt und im ausgeharteten Isolationsmaterial zu einem Einbetten der Nanoteilchen mit einer Orientierung quer zur Kabellangsrichtung fuhrt. Als Wachstumskeim kann beispielsweise einer der im Isolationsmaterial einzubettenden Leiter herangezogen werden. Auch kann eine auf dem Leiter bzw. den Leitern aufgebrachte Leiterhulle als Wachstumskeim genutzt werden. In order to achieve alignment of the further nanoparticles transversely to the cable slowing, alternatively or additionally, at least one growth seed can be used, which effects an alignment of the nanoparticles present in the insulation material during the application of the not yet cured, for example still liquid, insulating material Insulation material leads to an embedding of the nanoparticles with an orientation transverse to the cable length direction. For example, one of the conductors to be embedded in the insulation material can be used as a growth germ. Also, a conductor sleeve applied to the conductor or conductors can be used as a growth germ.
Auch können gezielt separate Wachstumskeime wahrend der Kabelherstellung in das Kabel, vorzugsweise in das Isolations- material, eingebracht werden, die zu einem Einbetten der Na- noteilchen mit einer Orientierung quer zur Kabellangsrichtung fuhren. Vorzugsweise wird ein Wachstumskeim in der Kabelmitte vorgesehen. It is also possible for deliberately separate growth nuclei to be introduced into the cable during the manufacture of the cable, preferably into the insulation material, which leads to an embedding of the nanoparticles with an orientation transverse to the cable longitudinal direction. Preferably, a growth seed is provided in the cable center.
Um eine Strombegrenzung im Kabel zu bewirken, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Konzentration der in Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen in dem elektrisch leitfahigen Leiter entlang der Kabellangsrichtung variiert wird und entlang der Kabellangsrichtung zumindest zwei unter- schiedlich große Konzentrationsbereiche mit in Kabellangs- richtung ausgerichteten Nanoteilchen hergestellt werden. In order to bring about a current limitation in the cable, it is considered advantageous if the concentration of the nanoparticles aligned in the cable longitudinal direction in the electrically conductive conductor is varied along the cable longitudinal direction and at least two subdivisions along the cable longitudinal direction. different concentration ranges can be produced with nanoparticles aligned in the cable longitudinal direction.
Die Einlagerung der Nanoteilchen im Leiter und/oder die Ein- lagerung der weiteren Nanoteilchen im Leiter und/oder im Isolationsmaterial können beispielsweise durch Elektrophorese erfolgen oder unterstutzt werden. Dabei kann durch eine Abstimmung zwischen der Teilchengroße und der Porenweite eines als Tragermedium dienenden Gels eine Schichtung verschiedener Nanopartikel herbeigeführt werden, wobei das Gel als Moleku- larsieb dient. Auch können mittels Elektrophorese Kanten geglättet oder Abschirmungen gebildet werden. The incorporation of the nanoparticles in the conductor and / or the incorporation of the further nanoparticles in the conductor and / or in the insulating material can be effected or assisted, for example, by electrophoresis. In this case, a co-ordination of different nanoparticles can be brought about by a coordination between the particle size and the pore width of a gel serving as the carrier medium, the gel serving as a molecular sieve. Also, by electrophoresis edges can be smoothed or shields formed.
Zur Verbesserung der Warmeabfuhr nach außen wird es darüber hinaus als vorteilhaft angesehen, wenn eine Rippenstruktur oder eine oval abgeflachte äußere Form des beziehungsweise der im Kabel vorhandenen Leiter vorgesehen wird. Eine solche Struktur kann beispielsweise derart gestaltet sein, dass Nanoteilchen mit guter Wärmeleitfähigkeit und hohem elektri- sehen Widerstand nicht nur in Isolationen des Kabels eingebracht werden, sondern darüber hinaus derart angeordnet werden, dass sie den Transport der Warme auch in diese die Oberflache vergrößernden Bereiche übernehmen. Zur Erzielung einer feuchtigkeit- und/oder schmutzabweisenden Oberflache des Kabels ist die Bildung einer nanopartikelnut- zenden, schmutzabweisenden Beschichtung an der Oberflache der äußeren Umhüllung des Kabels denkbar. Beispielsweise kann eine Nanopartikel enthaltende Folie oder ein Nanopartikel ent- haltender Lack außen auf dem Kabel aufgebracht werden. To improve the heat dissipation to the outside, it is also considered advantageous if a rib structure or an oval-flattened outer shape of the or existing in the cable conductor is provided. Such a structure may, for example, be designed such that nanoparticles with good thermal conductivity and high electrical resistance are not only introduced into insulation of the cable but, moreover, arranged in such a way that they also take over the transport of the heat into these areas enlarging the surface , To achieve a moisture and / or dirt repellent surface of the cable, the formation of a nanoparticle-utilizing, dirt-repellent coating on the surface of the outer sheath of the cable is conceivable. For example, a nanoparticle-containing film or a nanoparticle-containing paint can be applied to the outside of the cable.
Im Übrigen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn durch eine Reduzierung der Anzahl der parallel zur Kabellangsrichtung verlaufenen Nanoteilchen in einem Ubergangsbereich mit vor- zugsweise guter thermischer Anbindung das Kabel vor zu hohen Kurzschlussstromen geschützt wird. Moreover, it is considered advantageous if, by reducing the number of nanoparticles running parallel to the cable length direction, in a transition region with good thermal connection, the cable is protected against too high a short-circuit current.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfuhrungsbeispie- len naher erläutert; dabei zeigen beispielhaft: The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments; thereby show exemplarily:
Figur 1 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel für ein erfindungs- gemaßes Kabel mit einem einzigen elektrischen Leiter, 1 shows a first exemplary embodiment of a cable according to the invention with a single electrical conductor, FIG.
Figur 2 ein zweites Ausfuhrungsbeispiel für ein erfin- dungsgemaßes Kabel mit einem einzigen elektrischen Leiter, wobei dieser mit einer Umhüllung versehen ist, FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a cable according to the invention with a single electrical conductor, the latter being provided with a jacket,
Figur 3 ein Ausfuhrungsbeispiel für ein erfindungsgemaßes FIG. 3 shows an exemplary embodiment of an invention
Kabel mit drei elektrischen Leitern,  Cable with three electrical conductors,
Figur 4 ein Ausfuhrungsbeispiel für ein erfindungsgemaßes FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an invention
Kabel mit drei elektrischen Leitern und einer Ausrichtstruktur zur Ausrichtung der weiteren Nano- teilchen,  Cable with three electrical conductors and an alignment structure for aligning the further nanoparticles,
Figur 5 ein fünftes Ausfuhrungsbeispiel für ein erfin- dungsgemaßes Kabel mit drei elektrischen Leitern sowie einem Wachstumskern, der eine Ausrichtung der im Isolationsmaterial des Kabels vorhandenen Nanoteilchen wahrend der Herstellung des Isolationsmaterials bewirkt, 5 shows a fifth exemplary embodiment of a cable according to the invention with three electrical conductors and a growth core which effects an alignment of the nanoparticles present in the insulating material of the cable during the production of the insulating material, FIG.
Figur 6 ein sechstes Ausfuhrungsbeispiel für ein erfin- dungsgemaßes Kabel mit einem Leiter mit Nanorohr- chen, Figur 7 ein siebents Ausfuhrungsbeispiel für ein erfin- dungsgemaßes Kabel mit drei leitenden Schichten und drei Isolationsschichten, Figur 8 ein achtes Ausfuhrungsbeispiel für ein erfindungs- gemaßes Kabel mit zwei leitenden Schichten und drei Isolationsschichten und 6 shows a sixth exemplary embodiment of a cable according to the invention with a conductor with nanotubes, FIG. 7 shows a seventh exemplary embodiment of a cable according to the invention with three conductive layers and three insulating layers, FIG. 8 shows an eighth exemplary embodiment of a cable according to the invention with two conductive layers and three insulating layers and
Figur 9 ein neuntes Ausfuhrungsbeispiel für ein erfin- dungsgemaßes Kabel mit einer Nanoteilchen enthaltenden Matrix in der Isolation. 9 shows a ninth exemplary embodiment of a cable according to the invention with a matrix containing nanoparticles in the insulation.
Der Übersicht halber werden für identische oder vergleichbare Komponenten in den Figuren stets dieselben Bezugszeichen ver- wendet. For the sake of clarity, the same reference numerals are always used in the figures for identical or comparable components.
In der Figur 1 erkennt man ein elektrisches Kabel 10, das mit einem einzigen elektrisch leitfahigen Leiter 20 ausgestattet ist. Der Leiter 20 befindet sich in einem Isolationsmaterial 30, das aus einem elektrisch nicht leitfahigen Material besteht. FIG. 1 shows an electrical cable 10 equipped with a single electrically conductive conductor 20. The conductor 20 is located in an insulating material 30, which consists of an electrically non-conductive material.
Wie sich in der Figur 1 darüber hinaus erkennen lasst, befinden sich in dem Leiter 20 Nanoteilchen, die überwiegend, vor- zugsweise zu mindestens 90 %, in Kabellangsrichtung, also in der Figur 1 senkrecht zur Blattrichtung ausgerichtet sind. Die Richtung der Nanoteilchen ist dabei beliebig: sie können also senkrecht zur Bildebene in diese hineinragen oder aus dieser herausragen. Bei der Darstellung gemäß der Figur 1 ra- gen die mit dem Bezugszeichen 40 bezeichneten Nanoteilchen in die Bildebene hinein, wohingegen die Nanoteilchen mit dem Bezugszeichen 50 aus der Bildebene herausragen. In der Figur 1 erkennt man darüber hinaus, dass es weitere Nanoteilchen gibt, die überwiegend, vorzugsweise zu mindestens 90 %, quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet sind und sich somit parallel zur Bildebene in der Figur 1 erstrecken. Die weiteren Nanoteilchen sind mit dem Bezugszeichen 60 gekennzeichnet; die weiteren Nanoteilchen 60 befinden sich ausschließlich in dem Isolationsmaterial 30 des Kabels 10, sie können aber auch - ganz oder zum Teil - in dem Leiter 20 angeordnet sein. As can also be seen in FIG. 1, there are nanoparticles in the conductor 20 which are oriented predominantly, preferably at least 90%, in the cable length direction, that is to say in FIG. 1, perpendicular to the sheet direction. The direction of the nanoparticles is arbitrary: they can thus protrude perpendicular to the image plane in this or protrude from this. In the illustration according to FIG. 1, the nanoparticles designated by the reference numeral 40 project into the image plane, whereas the nanoparticles protrude with the reference numeral 50 from the image plane. In addition, it can be seen in FIG. 1 that there are further nanoparticles which are oriented predominantly, preferably at least 90%, transversely to the cable length direction and thus extend parallel to the image plane in FIG. The further nanoparticles are identified by the reference numeral 60; the further nanoparticles 60 are located exclusively in the insulation material 30 of the cable 10, but they may also be arranged-wholly or partially-in the conductor 20.
In der Figur 2 ist ein zweites Ausfuhrungsbeispiel für ein Kabel 10 gezeigt. Das Kabel gemäß Figur 2 entspricht im Wesentlichen dem Kabel gemäß Figur 1. Im Unterschied dazu ist lediglich der elektrische Leiter 20 mit einer Hullschicht um- schlössen, die mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichnet ist. Die Funktion der Hullschicht 70 besteht darin, den elektrischen Leiter nach außen hin glatter zu machen und somit elektrische Felduberhohungen zu vermeiden. Die Hullschicht 70 ist somit vorzugsweise auf der Außenseite 80 glatter als auf der dem Leiter 20 zugewandten Innenseite 90. Die Hullschicht 70 kann beispielsweise aus einem Halbleitermaterial bestehen. FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a cable 10. The cable according to FIG. 2 substantially corresponds to the cable according to FIG. 1. In contrast, only the electrical conductor 20 is enclosed with a hull layer, which is identified by the reference numeral 70. The function of the Hullschicht 70 is to make the electrical conductor to the outside smoother and thus avoid electrical Felduberhohungen. The hull layer 70 is thus preferably smoother on the outside 80 than on the inner side 90 facing the conductor 20. The hull layer 70 may consist, for example, of a semiconductor material.
In der Figur 3 ist ein Ausfuhrungsbeispiel für ein Kabel 10 gezeigt, dass mit drei elektrischen Leitern 100, 110 und 120 ausgestattet ist. Die Anordnung der drei Leiter 100, 110 und 120 ist drehsymmetrisch, so dass die drei Leiter um Drehwinkel von 120 Grad und / oder 240 Grad gedreht werden können, ohne dass sich deren Anordnung im Kabel 10 ändert. Der Figur 3 lasst sich darüber hinaus entnehmen, dass die drei Leiter 100, 110 und 120 jeweils mit Nanoteilchen versehen sind, die sich - zumindest überwiegend - senkrecht zur Bildebene erstrecken, also in die Bildebene hineinragen oder aus dieser herausragen. Die Nanoteilchen sind mit den Bezugszeichen 40 und 50 gekennzeichnet. In the figure 3 an embodiment of a cable 10 is shown that is equipped with three electrical conductors 100, 110 and 120. The arrangement of the three conductors 100, 110 and 120 is rotationally symmetric, so that the three conductors can be rotated by rotation angles of 120 degrees and / or 240 degrees, without changing their arrangement in the cable 10. It can also be seen from FIG. 3 that the three conductors 100, 110 and 120 are each provided with nanoparticles which, at least predominantly, extend perpendicularly to the image plane, ie project into the image plane or sticking out of this. The nanoparticles are identified by reference numerals 40 and 50.
Das Isolationsmaterial 30 des Kabels 10 ist ebenfalls mit Na- noteilchen ausgestattet, wobei sich diese jedoch quer zur Ka- bellangsrichtung erstrecken und somit in der Bildebene der Figur 3 liegen. Die quer zur Kabellangsrichtung ausgestatteten Nanoteilchen in der Isolationsschicht 30 sind mit dem Bezugszeichen 60 gekennzeichnet. The insulation material 30 of the cable 10 is also provided with nanotubes, but these extend transversely to the cable bell direction and thus lie in the image plane of FIG. The nanoparticles in the insulation layer 30, which are provided transversely to the cable length direction, are identified by the reference numeral 60.
Im übrigen entspricht das Kabel gemäß der Figur 3 den Kabeln den Figuren 1 und 2. Otherwise, the cable according to FIG. 3 corresponds to the cables in FIGS. 1 and 2.
In der Figur 4 ist ein viertes Ausfuhrungsbeispiel für ein Kabel gezeigt. Auch dieses Kabel weist drei elektrische Leiter 100 und 110 und 120 auf und entspricht insoweit dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 3. Im Unterschied zum Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 3 ist eine zusatzliche Ausrichtstruktur 200 vorhanden, die einen elektrisch leitfahigen oder magnetisierbaren Mittelleiter 210 aufweist, der sich zumindest abschnittsweise entlang der Kabellangsrichtung erstreckt und sich vorzugsweise in der Kabelmitte befindet. Die Ausrichtstruktur 200 ermöglicht es, wahrend der Herstellung des Kabels 10, insbesondere beim Aufbringen des Isolationsmateri- als 30 beziehungsweise beim Ausharten des Isolationsmaterials 30 ein elektrisches oder magnetisches Feld im Kabel 10 hervorzurufen, mit dem die in dem Isolationsmaterial 30 vorhandenen Nanoteilchen 60 quer zur Kabellangsrichtung, also parallel zur Bildebene, ausgerichtet werden. FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of a cable. This cable also has three electrical conductors 100 and 110 and 120 and corresponds to the exemplary embodiment according to FIG 3. In contrast to the exemplary embodiment of Figure 3, an additional alignment structure 200 is present, which has an electrically conductive or magnetizable center conductor 210, at least in sections extends along the Kabellangsrichtung and is preferably located in the middle of the cable. The alignment structure 200 makes it possible, during the production of the cable 10, in particular during application of the insulation material 30 or during curing of the insulation material 30, to cause an electric or magnetic field in the cable 10, with which the nanoparticles 60 present in the insulation material 30 are transverse to the cable longitudinal direction , ie parallel to the image plane, are aligned.
Befindet sich - wie gezeigt - der Mittelleiter 210 in der Kabelmitte, so kann gezielt eine radial bzw. strahlenförmig nach außen verlaufende Ausrichtung der Nanoteilchen 60 erreicht werden. Mit anderen Worten ermöglicht es also die Ausrichtstruktur 200 mit dem elektrisch leitfahigen oder magnetisierbaren Mittelleiter 210, die Konzentration der quer zur Kabellangsrich- tung ausgerichteten Nanoteilchen 60 im Kabel 10 zu erhohen. If, as shown, the center conductor 210 is located in the middle of the cable, a targeted radial or radial outward orientation of the nanoparticles 60 can be achieved. In other words, therefore, the alignment structure 200 with the electrically conductive or magnetizable center conductor 210 makes it possible to increase the concentration of the nanoparticles 60 oriented transversely to the cable line direction in the cable 10.
In der Figur 5 ist ein fünftes Ausfuhrungsbeispiel für ein Kabel 10 gezeigt. Auch dieses Kabel ist mit drei elektrischen Leitern 100, 110 und 120 ausgestattet. In der Kabelmitte be- ziehungsweise zwischen den drei elektrischen Leitern befindet sich ein Wachstumskern 300, der wahrend der Kabelherstellung ein gezieltes Wachstum und/oder eine gezielte Ausrichtung der im Isolationsmaterial 30 eingebetteten Nanoteilchen 60 bewirkt. Konkret fuhrt der Wachstumskern 300 dazu, dass sich die Nanoteilchen 60 vorzugsweise quer zur Kabellangsrichtung orientieren beziehungsweise ausrichten, wahrend das Isolati- onsmaterial 30 aufgebracht wird und/oder aushärtet. FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of a cable 10. This cable is also equipped with three electrical conductors 100, 110 and 120. In the middle of the cable or between the three electrical conductors, there is a growth core 300, which effects targeted growth and / or targeted alignment of the nanoparticles 60 embedded in the insulation material 30 during cable production. Specifically, the growth core 300 causes the nanoparticles 60 to be oriented, preferably transversely to the cable length direction, while the insulation material 30 is applied and / or cured.
Befindet sich - wie gezeigt - der Wachstumskern 300 in der Kabelmitte, so kann zusatzlich gezielt eine radial bzw. If, as shown, the growth core 300 is located in the center of the cable, then additionally a radial or
strahlenförmig nach außen verlaufende Ausrichtung der Nanoteilchen 60 erreicht werden. radially outward orientation of the nanoparticles 60 can be achieved.
Im übrigen entspricht das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 5 dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 3, so dass diesbezüglich auf die obigen Ausfuhrungen verwiesen sei. For the rest, the exemplary embodiment according to FIG. 5 corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 3, so that in this regard reference should be made to the above statements.
Die Figur 6 zeigt die Kombination einer axialen Ausrichtung der Kohlenstoffnanorohrchen für die Stromleitung und einer radialen Ausrichtung der Kohlenstoffnanorohrchen für den War- metransport nach außen innerhalb des leitfahigen Leiters 20 des Kabels 10. Das Bezugszeichen 51 stellt dabei die radial ausgerichteten Kohlenstoffnanorohrchen im Leiter dar. Bezug- lieh der übrigen Bezugszeichen sei auf die Ausführungen im Zusammenhang mit der Figur 1 verwiesen. FIG. 6 shows the combination of axial alignment of the carbon nanotubes for the power line and radial alignment of the carbon nanotubes for heat transport outward within the conductive conductor 20 of the cable 10. The reference numeral 51 represents the radially oriented carbon nanotubes in the conductor - lent to the remaining reference numerals, reference is made to the statements in connection with FIG.
Die Figuren 7 und 8 zeigen beispielhaft die Anpassung der Konzentration und Ausrichtung von Nanorohrchen an die jeweiligen Erfordernisse. FIGS. 7 and 8 show by way of example the adaptation of the concentration and orientation of nanotubes to the respective requirements.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung, wie sie die Figur 7 zeigt, ist die Isolation derart gestaltet, dass die Die- lektrizitatskonstante in Richtung abnehmender elektrischerIn an advantageous embodiment, as shown in FIG. 7, the insulation is designed such that the dielectric constant decreases in the direction of decreasing electrical current
Feldstarke sinkt (oder alternativ ansteigt) . Diese Anpassung der Dielektrizitätskonstante an die Felderfordernisse wird zumindest teilweise durch Anpassung der Konzentration und Ausrichtung der Nanorohrchen vorgenommen. Die Änderung der Konzentration und Ausrichtung der Nanorohrchen kann dabei sowohl in Schichten als auch kontinuierlich erfolgen. Die Bezugszeichen 400, 410 und 420 zeigen beispielhaft Isolationsschichten mit wärmeleitenden, vorzugsweise quer zur Kabel- langsrichtung verlaufenden Nanorohrchen. Die Bezugszeichen 430, 440 und 450 bezeichnen Schichten des leitfahigen Leiters mit unterschiedlichen Konzentrationen an stromleitenden Kohlenstoffnanorohrchen oder anderen stromleitenden Nanorohrchen. Das Bezugszeichen 460 bezeichnet eine Hullschicht zwischen den Leiter- und den Isolationsschichten und das Bezugs- zeichen 470 den Mantel. Field strength drops (or alternatively increases). This adaptation of the dielectric constant to the field requirements is at least partially made by adjusting the concentration and orientation of the nanotubes. The change in the concentration and orientation of the nanotubes can take place both in layers and continuously. Reference numerals 400, 410 and 420 show, by way of example, insulation layers with thermally conductive nanotubes, preferably extending transversely to the cable direction. Reference numerals 430, 440 and 450 denote layers of the conductive conductor having different concentrations of electroconductive carbon nanotubes or other current conducting nanotubes. The reference numeral 460 denotes a Hullschicht between the conductor and the insulating layers and the reference numeral 470 the jacket.
In einer besonderen Ausfuhrungsform werden zur Warmeabfuhr radial ausgerichtete Kohlenstoffnanorohrchen benutzt, welche in der der Leitermitte zugewandten Richtung nur in geringer Konzentration vorhanden sind und deren Konzentration nach außen zunimmt. Dies ermöglicht die Nutzung der guten thermischen Leitfähigkeit von Kohlenstoffnanorohrchen zur Wärmeableitung. Die in der Isolation an sich nachteilige elektrische Leitfähigkeit der konventionellen Kohlenstoffnanorohrchen lasst sich durch eine geringe Konzentration in den Bereichen hoher elektrischer Feldstarke ausgleichen. In a particular embodiment, radially aligned carbon nanotubes are used for heat removal, which are present in the direction of the conductor center facing only in a low concentration and their concentration increases to the outside. This allows the use of the good thermal conductivity of carbon nanotubes for heat dissipation. The intrinsically disadvantageous in the isolation electrical conductivity of conventional carbon nanotubes can be compensated by a low concentration in the areas of high electric field strength.
Die Figur 8 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel mit zwei Leiterbe- reichen 500 und 510 mit unterschiedlicher Konzentration an stromleitenden Kohlenstoffnanorohrchen und Isolationsschichten 520, 530 und 540 mit unterschiedlicher Konzentration an wärmeleitenden Kohlenstoffnanorohrchen oder anderen wärmeleitenden Nanorohrchen. FIG. 8 shows an exemplary embodiment with two conductor regions 500 and 510 with different concentrations of conductive carbon nanotubes and insulation layers 520, 530 and 540 with different concentrations of thermally conductive carbon nanotubes or other thermally conductive nanotubes.
Die Figur 9 zeigt beispielhaft eine Matrix mit wärmeleitenden und/oder stromleitenden Nanorohrchen, beispielsweise Kohlenstoffnanorohrchen oder anderen Nanorohrchen, in der Isolation oder dem Leiter eines Kabels. Dabei bezeichnen FIG. 9 shows by way of example a matrix with thermally conductive and / or electrically conductive nanotubes, for example carbon nanotubes or other nanotubes, in the insulation or the conductor of a cable. Designate
- das Bezugszeichen 600 Kohlenstoffnanorohrchen zum Stromtransport (bevorzugt axial ausgerichtet) , the reference numeral 600 carbon nanotubes for current transport (preferably axially aligned),
das Bezugszeichen 610 Nanorohrchen, also zum Beispiel Kohlenstoffnanorohrchen oder andere Nanorohrchen, zum Warme- transport (bevorzugt radial ausgerichtet) und  the reference numeral 610 nanotubes, so for example carbon nanotubes or other nanotubes, for heat transport (preferably radially aligned) and
- die Bezugszeichen 620 und 630 Kohlenstoffnanorohrchen zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit (Ausrichtung nach dem jeweiligen Festigkeitsbedarf) . Dabei handelt es sich bei den Kohlenstoffnanorohrchen mit dem Bezugszeichen 620 beispielsweise um zirkulär ausgerichtete Kon] pnstoffnanorohr- chen, welche die Schaffung einer mechanisch festen Gurtstruktur zur Bildung eines Kabelmantels unterstutzen. - The reference numerals 620 and 630 carbon nanotubes to increase the mechanical strength (alignment according to the respective strength requirement). The carbon nanotubes with the reference numeral 620 are, for example, circularly aligned fuel nanotubes, which support the creation of a mechanically strong belt structure for forming a cable sheath.
Zusammenfassend ist den Ausfuhrungsbeispielen gemäß den Figuren 6 bis 9 gemeinsam, dass ein Kabel durch eine Matrix ver- schiedener Materialien gebildet wird, welche zumindest teilweise Nanorohrchen verschiedener elektrischer, warmetechni- scher und mechanischer Eigenschaften enthalten. Dadurch kann berücksichtigt werden: eine Anpassung der Konzentration an Kohlenstoffnanoröhr- chen an die im jeweiligen Bereich des Kabels und/oder Leiters erforderliche Stromdichte, In summary, the exemplary embodiments according to FIGS. 6 to 9 have in common that a cable is formed by a matrix of different materials which at least partially contain nanotubes of various electrical, thermal and mechanical properties. This can take into account: an adaptation of the concentration of carbon nanotubes to the current density required in the respective region of the cable and / or conductor,
eine Anpassung des Ausrichtungsgrades der Kohlenstoffnano- rohrchen an die im jeweiligen Bereich des Kabels und/oder an adjustment of the degree of alignment of the carbon nanotubes to those in the respective region of the cable and / or
Leiters erforderliche Stromdichte, Conductor's required current density,
- eine Anpassung der Konzentration der wärmeleitenden Nano- rohrchen an die im jeweiligen Bereich der Anordnung erforderliche Warmestromdichte,  an adaptation of the concentration of the thermally conductive nanotubes to the required heat flow density in the respective region of the arrangement,
- eine Anpassung des Ausrichtungsgrades der Nanorohrchen an die im jeweiligen Bereich der Anordnung erforderliche Warmestromdichte, an adaptation of the degree of alignment of the nanotubes to the heat flow density required in the respective region of the arrangement,
eine Einlagerung von Nanorohrchen besonderer mechanischer Eigenschaften (z.B. Zugfestigkeit ) in bestimmten Bereichen (z.B. zur Aufnahme von Zugkräften bei der Verwendung als Leiterseil) ,  incorporation of nanotubes of particular mechanical properties (e.g., tensile strength) in certain areas (e.g., to absorb tensile forces when used as a conductor);
eine Bildung von mechanischen Spannelementen durch Einbringen einer mit Nanorohrchen versetzten Gurtstruktur zur Aufnahme von Kurzschlusskraften und/oder Übertragung der Gewichtskraft zu mechanischen Befestigungselementen und/oder zur Bildung einer festen und stabilen Ummantelung des Kabels. a formation of mechanical clamping elements by introducing a nanotube staggered belt structure for receiving short-circuit forces and / or transmission of the weight to mechanical fasteners and / or to form a solid and stable sheath of the cable.
Bezugszeichen reference numeral
10 elektrisches Kabel 10 electrical cable
20 elektrisch leitfähiger Leiter 30 Isolationsmaterial  20 electrically conductive conductor 30 insulation material
40,50 Nanoteilchen  40.50 nanoparticles
51 Kohlenstoffnanoröhrchen  51 carbon nanotubes
60 weitere Nanoteilchen  60 more nanoparticles
70 Hüllschicht  70 coating layer
80 Außenseite 80 outside
90 Innenseite  90 inside
100,110,120 elektrischer Leiter  100,110,120 electrical conductors
200 Ausrichtstruktur  200 alignment structure
210 Mittelleiter  210 center conductors
300 Wachstums kern 300 growth core
400,410,420 Isolationsschicht  400,410,420 insulation layer
430,440,450 Schicht  430,440,450 layer
460 Hüllschicht  460 coating layer
470 Mantel  470 coat
500,510 Leiterbereich 500,510 conductor area
520,530,540 Isolationsschicht  520,530,540 insulation layer
600 Kohlenstoffnanoröhrchen  600 carbon nanotubes
610 Nanoröhrchen  610 nanotubes
620, 630 Kohlenstoffnanoröhrchen  620, 630 carbon nanotubes

Claims

Patentansprüche claims
1. Kabel (10) mit zumindest einem sich in Kabellangsrichtung erstreckenden elektrisch leitfahigen Leiter (20, 100, 110, 120) und einem Isolationsmaterial (30), in dem der Leiter eingebettet ist, A cable (10) having at least one electrically conductive conductor (20, 100, 110, 120) extending in the cable longitudinal direction and an insulating material (30) in which the conductor is embedded,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
der elektrisch leitfahige Leiter Nanoteilchen (40, 50) aufweist, die in Kabellangsrichtung ausgerichtet sind und - außerdem weitere Nanoteilchen (60) vorhanden sind, die  the electrically conductive conductor comprises nanoparticles (40, 50) which are aligned in the cable longitudinal direction and - in addition, further nanoparticles (60) are present, which
quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet sind.  are aligned transversely to the cable length direction.
2. Kabel nach Anspruch 1, 2. Cable according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
sich die weiteren Nanoteilchen in dem Isolationsmaterial oder sowohl in dem Isolationsmaterial als auch in dem elektrisch leitfahigen Leiter befinden. the further nanoparticles are in the insulating material or both in the insulating material and in the electrically conductive conductor.
3. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, 3. Cable according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
das Kabel zumindest zwei elektrisch leitfahige Leiter aufweist und  the cable has at least two electrically conductive conductors and
die Leiter drehsymmetrisch angeordnet sind.  the conductors are arranged rotationally symmetrical.
4. Kabel nach Anspruch 3, 4. Cable according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
das Kabel drei elektrisch leitfahige Leiter (100, 110, 120) aufweist, und the cable has three electrically conductive conductors (100, 110, 120), and
die Leiter drehsymmetrisch bezuglich der Drehwinkel von 120 Grad und 240 Grad angeordnet sind. the conductors are arranged rotationally symmetrical with respect to the rotation angle of 120 degrees and 240 degrees.
5. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, 5. Cable according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Kabel im Querschnitt betrachtet einen Mittelpunkt aufweist und die weiteren Nanoteilchen bezuglich dieses Mittelpunktes radial nach außen ausgerichtet sind. characterized in that the cable viewed in cross-section has a center and the other nanoparticles are aligned with respect to this center radially outward.
6. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, 6. Cable according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
das Kabel eine sich zumindest abschnittsweise entlang der Ka- bellangsrichtung erstreckende Ausrichtstruktur (200) aufweist, die ein Einbringen eines Feldes in das Kabel zum Aus- richten der weiteren Nanoteilchen quer zur Kabellangsrichtung ermöglicht . the cable has an alignment structure (200) extending at least in sections along the cable direction, which makes it possible to introduce a field into the cable for aligning the further nanoparticles transversely to the cable length direction.
7. Kabel nach Anspruch 6, 7. Cable according to claim 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Ausrichtstruktur einen elektrisch leitfahigen oder magne- tisierbaren Mittelleiter (210) aufweist, der sich entlang der Kabellangsrichtung erstreckt und sich in der Kabelmitte befindet . the alignment structure comprises an electrically conductive or magnetizable center conductor (210) which extends along the cable length direction and is located in the center of the cable.
8. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, 8. Cable according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
der zumindest eine Leiter eine Hullschicht (70) aufweist, die auf der dem Leiter abgewandeten Außenseite (80) glatter als auf der dem Leiter zugewandten Innenseite (90) ist. the at least one conductor has a hull layer (70) which is smoother on the outer side (80) facing away from the conductor than on the inner side (90) facing the conductor.
9. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, 9. Cable according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
der zumindest eine Leiter eine Hullschicht aus einem Halbleitermaterial aufweist. the at least one conductor has a Hullschicht of a semiconductor material.
10. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, 10. Cable according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Konzentration der in Kabellangsrichtυng ausgerichteten Nanoteilchen in dem elektrisch leitfähigen Leiter entlang der Kabellangsrichtung unterschiedlich ist und characterized in that the concentration of the nanoparticles aligned in cable length direction in the electrically conductive conductor is different along the cable length direction, and
entlang der Kabellangsrichtung zumindest zwei unterschied- lieh große Konzentrationsbereiche mit in Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen vorhanden sind.  along the cable length direction, at least two different concentration ranges are available with nanoparticles aligned in the cable length direction.
11. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, 11. Cable according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
das Kabel eine kreisrunde Querschnittsflache aufweist und der oder die Leiter innerhalb der runden Querschnittsflache drehsymmetrisch und/oder mittig angeordnet sind. the cable has a circular cross-sectional area and the conductor or conductors are arranged rotationally symmetrically and / or centrally within the circular cross-sectional area.
12. Verfahren zum Herstellen eines Kabels (10), bei dem zu- mindest ein elektrisch leitfahiger Leiter (20, 110, 110, 120) in einem Isolationsmaterial (30) eingebettet wird, 12. A method for producing a cable (10), in which at least one electrically conductive conductor (20, 110, 110, 120) is embedded in an insulating material (30),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
in dem elektrisch leitfahigen Leiter Nanoteilchen (40, 50) in Kabellangsrichtung ausgerichtet werden und  in the electrically conductive conductor nanoparticles (40, 50) are aligned in cable length direction and
- weitere Nanoteilchen (60) quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet werden. - More nanoparticles (60) are aligned transversely to the cable length direction.
13. Verfahren nach Anspruch 12, 13. The method according to claim 12,
d a d u r c h q e k e n n z e i c h n *- I d a d u r c h q e c e n c i n c i n h * - I
die weiteren Nanoteilchen quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet werden, indem an das Kabel ein Feld angelegt wird. the other nanoparticles are aligned transversely to the cable length direction by applying a field to the cable.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, 14. The method according to claim 12 or 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
- in dem Kabel entlang der Kabellangsrichtung zumindest abschnittsweise eine Ausrichtstruktur hergestellt wird und an die Ausrichtstruktur ein Feld angelegt wird, mit dem die weiteren Nanoteilchen quer zur Kabellangsrichtung ausgerichtet werden. - In the cable along the Kabellangsrichtung at least partially an alignment structure is prepared and to the alignment structure, a field is applied, with which the other nanoparticles are aligned transversely to the cable length direction.
15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 15. The method according to any one of the preceding claims 12-14, d a d u r c h e c e n e z e c h e n e, that
die Konzentration der in Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen in dem elektrisch leitfahigen Leiter entlang der Kabellangsrichtung variiert wird und  the concentration of the nanoparticles aligned in the cable longitudinal direction in the electrically conductive conductor is varied along the cable length direction, and
entlang der Kabellangsrichtung zumindest zwei unterschiedlich große Konzentrationsbereiche mit in Kabellangsrichtung ausgerichteten Nanoteilchen hergestellt werden.  along the Kabellangsrichtung at least two different sized concentration ranges are prepared with oriented in Kabellangsrichtung nanoparticles.
16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 16. The method according to any one of the preceding claims 12-15, d a d u c h e c e n e c e s e s that
die Dielektrizitätskonstante in der Isolation durch die Wahl der Konzentration und Ausrichtung der Nanoteilchen in der Isolation an die Erfordernisse des elektrischen Feldes ange- passt wird und/oder die Leitfähigkeit im Leiter durch die Wahl der Konzentration und Ausrichtung der Nanoteilchen im Leiter an die Erfordernisse der elektrischen Leitfähigkeit angepasst wird, wobei die Anpassung der Konzentration der Na- noteilchen sowohl in Schichten als auch kontinuierlich erfolgen kann. the dielectric constant in the insulation is adapted to the requirements of the electric field by the choice of the concentration and orientation of the nanoparticles in the insulation and / or the conductivity in the conductor by the choice of the concentration and orientation of the nanoparticles in the conductor to the requirements of the electric Conductivity is adjusted, whereby the adjustment of the concentration of sodium particles can take place both in layers and continuously.
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