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TECHNIK Kabel aus Kohle

US-Forscher experimentierten mit einem neuen Rohstoff für elektrische Leitungen. Ziel: Ersatz des Mangel-Rohstoffs Kupfer.
aus DER SPIEGEL 17/1976

Karriere macht der unscheinbare, graue Stoff schon seit längerem. Superleichte Rennräder

Nun sehen amerikanische Techniker ein neues Anwendungsgebiet für den Wunderwerkstoff: Graphit könnte womöglich das immer knapper werdende Kupfer als Hauptbestandteil elektrischer Anlagen ersetzen. Denn in Verbindung mit sogenannten stark sauren Fluoriden hat Graphit, eine Sonderform reinen Kohlenstoffs, eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit.

Das neue Material ("Graphite intercalated compound") könnte, wie Forscher der University of Pennsylvania Ende letzten Monats auf einem Kongreß der American Physical Society erklärten, »die Energie-Nöte der Nation lindern helfen«. Bei ihren Experimenten mit dem neuen Kombi-Werkstoff, so berichtete der Leiter des Forschungs-Teams, F. Lincoln Vogel, sei die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer um 50 Prozent überboten worden, »und das ist erst der Anfang«.

Hauptgrund für die Aufwertung des kristallinen Kohlenstoffs bei den Technikern war bisher vor allem die enorme Zug- und Biegefestigkeit des Materials: Graphit ist vier- bis achtmal stärker und steifer als Stahl und dabei erheblich leichter. Kohlenstoffasern, erklären die Fachleute, könnten deshalb zum Brückenbau verwendet werden; in der Raumfahrttechnik wurden Antennen und Satellitenteile daraus gefertigt, im Flugzeugbau werden besonders stark beanspruchte Steuer- und Triebwerkskomponenten mit Kohlenstofffasern verstärkt.

Die Neuentdeckung für die Elektrotechnik freilich hängt mit der kristallinen Eigenschaft des Graphits zusammen: Die Kristallgitter sind, jedenfalls in einer Richtung, so weiträumig geschichtet, daß sich nach Sandwich-Art fremde Atome oder Moleküle »einschießen« lassen.

Durch Einbettung der stark sauren Fluoride zwischen die Kohlenstoff-Gitter gelang dem Vogel-Team die Herstellung des extrem leitfähigen Materials. Um den Superleiter gegen Bruch zu sichern, ummanteln ihn die Techniker mit einer dünnen Schicht Kupfer.

Der Rohstoff Graphit, so Vogel, sei im Gegensatz zu Kupfer »reichlich vorhanden und kann auch synthetisch hergestellt werden«. Zudem wären Kabel aller Art aus dem neuen Material erheblich leichter.

Die US-Forscher sehen Anwendungsmöglichkeiten vor allem bei Überlandleitungen, aber auch bei unterirdischen Kabelsträngen zum Stromtransport (die Aufheizung der Graphitkabel wäre um 50 Prozent niedriger als bei Kupfer).

Im Flugzeugbau oder bei Elektromotoren könnte das neue Material eine deutliche Gewichtseinsparung bringen. Und wenn es gelänge, so erläuterte Team-Chef Vogel, die Leitfähigkeit von Graphit-Kabeln noch weiter, etwa auf das Zehnfache von Kupfer zu steigern und das Gewicht so auf ein Zehntel zu senken, ließe sich vielleicht gar jener Motor daraus bauen, dessen Konstruktion unter anderem am Gewichtsproblem scheiterte: das elektrisch betriebene, einpflanzbare Kunstherz. ·

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