单向压力是将松散的石蜡和膨胀石墨（PW/EG）颗粒转化为高导热材料的关键因素。实验室液压机对复合材料进行压实，以诱导石墨产生特定的定向排列。这种物理重组为热流创造了优化的路径，直接导致材料导热性显著提高。
施加单向力可以排列随机分布的膨胀石墨颗粒，缩短声子传输路径。这个过程有效地构建了径向导热通道，将松散的复合材料转化为致密的、热效率高的相变材料。
热性能增强机制
诱导定向排列
在没有压力的情况下，膨胀石墨（EG）颗粒在石蜡基体中随机分布。液压机施加单向压力，迫使这些混乱的颗粒重新定向。这会产生有序的、排列的结构，而不是随机分散。
缩短声子传输路径
这些复合材料中的热传递在很大程度上依赖于声子传输。通过排列EG颗粒，压机有效地缩短了声子在传输能量时必须行进的距离。传输路径长度的缩短是提高热性能的主要驱动力。
构建径向通道
排列过程在材料内部构建了特定的径向导热通道。这些通道充当“热高速公路”，使热量能够快速地穿过复合材料。这种结构变化是压制样品与松散混合物在热效率方面的主要区别。
结构完整性和致密化
压实松散复合材料
压制前，PW/EG混合物以松散的复合颗粒形式存在，具有显著的空隙空间。液压机对该材料进行固结，有效地消除了充当隔热体的气隙。
增强颗粒接触
与陶瓷或超导体中的高压成型类似，压力迫使颗粒重新排列和变形。这会改善颗粒之间的接触距离，确保形成连续的热传递网络，而不是孤立的材料岛。
理解权衡
性能各向异性
由于压力是单向的，因此所得材料的性能通常是各向异性的。虽然沿着排列通道（径向）的导热性显著增加，但在轴向方向上可能有所不同。您必须设计您的热管理系统，以利用这种特定的定向流动。
优化与破碎
虽然压力可以提高密度和排列，但平衡施加的力至关重要。目标是排列膨胀石墨，而不一定是完全破碎其多孔结构，这可能会改变其容纳石蜡的能力。
为您的目标做出正确选择
为了最大化PW/EG复合材料在您应用中的效用，请考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是最大化导热性：施加足够的单向压力以确保EG颗粒完全定向排列，优先形成径向导热通道。
- 如果您的主要重点是材料密度：使用压机最小化内部孔隙和空隙空间，确保机械坚固的压坯，从而促进一致的声子传输。
通过结构性地排列其导电成分，战略性地施加压力可以将随机混合物转化为调谐的热引擎。
总结表：
| 因素 | 单向压力的影响 | 对材料性能的影响 |
|---|---|---|
| 颗粒排列 | 从随机分布到有序的径向取向 | 为热流创建高速“热高速公路” |
| 声子路径 | 缩短颗粒之间的传输距离 | 导热性显著提高 |
| 密度 | 消除气隙和空隙 | 提高结构完整性和传热效率 |
| 微观结构 | 迫使颗粒相互接触 | 降低材料界面处的电阻 |
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参考文献
- Yilin Zhao, Haofeng Xie. Thermally Conductive Shape-Stabilized Phase Change Materials Enabled by Paraffin Wax and Nanoporous Structural Expanded Graphite. DOI: 10.3390/nano15020110
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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