根本性能差异在于施加压力的方向以及由此产生的膨胀石墨的结构排列。
单轴压制会产生具有方向性（各向异性）性能的层状结构，而冷等静压 (CIP) 则从所有方向施加均匀压力。这消除了方向性分层，从而在宏观尺度上产生具有随机组分分布和一致、各向同性物理性能的复合材料。
核心见解：单轴压制迫使石墨层对齐，产生一种根据方向不同而导热性能不同的材料。CIP消除了这种偏差，生产出在所有方向上密度均匀、性能相同的材料。
压力方向对微观结构的影响
单轴压制：分层效应
实验室的单轴压机通常对粉末混合物施加垂直压力。这种单向力会导致膨胀石墨层垂直于压缩轴排列。
结果是形成具有平行层状结构的块体，这与松散粉末中的随机分布不同。
CIP：各向同性优势
冷等静压利用液体介质同时从各个角度对样品施加相等的压力。
由于压力是全向的，石墨粉末和相变材料在没有被迫形成特定排列的情况下被致密化。这保留了复合材料基体中组分的随机和均匀分布。
热物理性能差异
各向异性与各向同性导热性
单轴压制引起的结构排列决定了材料如何导热。
在单轴压制的部件中，导热性在径向（垂直于压制力）比在轴向上显著更高。这使得可以设计专门用于定向传热的材料。
CIP中的一致性能
由于CIP阻止了层状结构的形成，所得复合材料表现出各向同性的热物理性能。
这意味着材料导热或膨胀的能力无论测量方向如何都是一致的，使其成为需要均匀热管理的应用的理想选择。
理解权衡：密度和完整性
“壁摩擦”因素
单轴压制的一个主要限制是模具壁摩擦。施加压力时，粉末与模具壁之间的摩擦会产生密度梯度，导致压实不均匀。
CIP完全消除了这种摩擦，因为压力是通过柔性模具通过流体施加的。这导致部件整体密度均匀性更高。
结构完整性和缺陷
CIP的均匀压力显著降低了内部应力梯度和微观孔隙。
对于含有脆性材料或细粉的复合材料，这种应力梯度降低至关重要。它有效防止了变形或开裂，尤其是在后续的高温烧结过程中。相比之下，单轴压制由于压力分布不均，更容易产生压实缺陷。
为您的目标做出正确选择
这两种方法之间的选择完全取决于您的应用是否需要定向热流或均匀的材料稳定性。
- 如果您的主要重点是定向传热：选择单轴压制。所得的层状结构最大化了径向的热导率，使您能够有效地沿着特定平面引导热量。
- 如果您的主要重点是均匀性和几何复杂性：选择冷等静压 (CIP)。它确保密度均匀，消除了由摩擦引起的结构薄弱点，并保证了所有方向上的性能一致。
选择与您的热管理策略相匹配的材料微观结构的方法。
总结表：
| 特征 | 单轴压制 | 冷等静压 (CIP) |
|---|---|---|
| 压力方向 | 单向（单轴） | 全向（四面八方） |
| 微观结构 | 层状/排列结构 | 随机/均匀分布 |
| 材料性能 | 各向异性（定向） | 各向同性（均匀） |
| 密度均匀性 | 较低（由于壁摩擦） | 较高（无摩擦压实） |
| 导热性 | 径向高 | 各方向一致 |
| 最适合 | 定向传热 | 复杂形状和材料稳定性 |
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参考文献
- Xianglei Wang, Yupeng Hua. Review on heat transfer enhancement of phase-change materials using expanded graphite for thermal energy storage and thermal management. DOI: 10.25236/ajets.2021.040105
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
