与传统干压相比，冷等静压（CIP）的主要优势在于通过液体介质施加均匀、全向的压力，通常约为 150 MPa。这种方法能够制造出整体密度一致的“生坯”（未烧结的部件），从而避免了在制造过程中经常导致多孔生物活性玻璃支架失效的结构缺陷。
核心要点 传统干压由于摩擦会产生内部密度梯度，在烧结复杂形状时会导致翘曲和开裂。冷等静压通过从各个方向施加相等的压力来解决这个问题，确保了精细多孔结构可靠烧结所需的均匀密度。
均匀性的机制
各向同性压力与单轴压力
传统的干压从一个方向（单轴）施加力。这通常会导致压实不均匀，因为压力在模具深处会减小。冷等静压（CIP）利用充满液体的腔室，将压力均匀地从所有侧面（各向同性）传递到粉末和造孔剂混合物。
消除模壁摩擦
干压的一个主要限制是粉末与刚性模壁之间的摩擦，这会产生显著的密度差异。CIP 使用浸入液体中的柔性模具，有效地消除了模壁摩擦。这使得在不需要添加可能使烧结过程复杂化的内部润滑剂的情况下，也能实现更高的压制密度。
多孔支架的关键优势
防止内部密度梯度
生物活性玻璃支架是玻璃粉末和“造孔剂”（在烧制过程中会烧掉以形成孔洞的牺牲材料）的复杂混合物。如果这种混合物的密度在部件中不均匀，支架的结构就会不稳定。CIP 消除了这些内部密度梯度，确保材料从表面到核心都均匀压实。
造孔剂去除过程中的稳定性
在支架变成实心玻璃之前，必须去除造孔剂，通常通过加热。在干压部件中，密度不均匀会导致在此脆弱阶段发生不规则变形或坍塌。CIP 的均匀压实提供了在形成孔隙网络时保持复杂几何形状所需的结构完整性。
一致的烧结和收缩
当支架在高温下烧制（烧结）时，它会收缩。如果生坯密度不均匀，它会不均匀收缩，导致微裂纹、翘曲和残余应力。CIP 确保均匀收缩，生产出具有可预测尺寸和优异机械强度的最终部件。
理解权衡
加工速度和复杂性
虽然 CIP 生产的部件质量更优，但与自动化干压的快速、大批量能力相比，它通常是一个较慢、面向批次的工艺。它需要管理液体介质和柔性工具，这会增加生产线的复杂性。
表面光洁度考虑
由于 CIP 使用柔性模具（通常是橡胶或聚氨酯），生坯的表面光洁度通常不如刚性模压机精确。制造商可能需要进行后处理加工或精加工以达到严格的外部公差，尽管内部结构完整性仍然更优。
为您的目标做出正确选择
- 如果您的主要关注点是结构可靠性：选择 CIP 以消除密度梯度，并防止复杂多孔几何形状的开裂。
- 如果您的主要关注点是几何复杂性：选择 CIP 来模压那些无法从刚性单向模具中脱模的形状。
- 如果您的主要关注点是高速大规模生产：对于内部密度差异可容忍的简单、扁平形状，传统的干压可能更可取。
总结：对于多孔生物活性玻璃支架，冷等静压是确保内部一致性并防止在关键烧结阶段失效的明确选择。
总结表：
| 特征 | 冷等静压（CIP） | 传统干压 |
|---|---|---|
| 压力方向 | 全向（各向同性） | 单向（单轴） |
| 密度均匀性 | 高（无密度梯度） | 低（基于摩擦的差异） |
| 模壁摩擦 | 消除（柔性模具） | 高（刚性模壁） |
| 支架可靠性 | 优异的结构完整性 | 高翘曲/开裂风险 |
| 生产类型 | 面向批次 | 高速大规模生产 |
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参考文献
- Pintu Kumar Khan, Chitra Mandal. Influence of single and binary doping of strontium and lithium on in vivo biological properties of bioactive glass scaffolds. DOI: 10.1038/srep32964
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
