实验室加热或液压机在此成型阶段的主要功能是同时对预浸渍的碳纳米管 (CNT) 网络施加高温和极高的机械压力。这种双重作用驱动材料致密化，将环氧树脂压入纳米级孔隙中，以确保完全固化、无孔隙的复合材料。
通过将材料承受 60 MPa 等压力和受控热量，压机将多孔网络转化为固体结构。这一过程是实现高性能双极板所需的高导电性和低电解液渗透性的决定性因素。
致密化和固化机制
同时施加热量和压力
压机通过提供特定的热能和显著的机械力来运行，通常目标压力约为60 MPa。
这种组合对于处理预浸渍的碳纳米管网络至关重要，该网络需要相当大的力才能有效压缩。
驱动树脂流入纳米孔
施加的压力克服了环氧树脂的固有粘度。
这迫使树脂充分流入排列好的纳米管结构的纳米级孔隙中，确保粘合剂渗透到整个基体中。
实现完全固化
压机的加热部分触发了环氧树脂硬化所需的化学反应。
这确保了复合材料在压力下完全固化，将排列好的纳米管锁定在其致密状态。
对材料性能的影响
消除内部空隙
“热压”工艺物理上会压垮复合材料基体内的气穴和间隙。
消除这些内部空隙至关重要，因为气穴会充当绝缘体和结构薄弱点。
确保导电性
通过致密化网络，压机确保建立了连续的导电路径。
结果是在厚度和平面方向上都具有出色的导电性，这是电子在双极板中有效移动的关键要求。
最小化渗透性
充分的致密化和固化过程可密封复合材料，防止流体渗透。
这导致极低的电解液渗透性，防止泄漏并确保最终储能装置的化学稳定性。
理解操作的关键点
高压的必要性
此过程的成功在很大程度上取决于施加压力的幅度。
如果压机无法承受高负载（例如 60 MPa），树脂将无法完全浸渍纳米孔，导致双极板多孔且无效。
固化的精确性
温度控制对于双极板的结构完整性同样至关重要。
在压制循环过程中没有精确加热，环氧树脂可能无法完全固化，导致双极板缺乏承受运行应力的机械强度。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高成型阶段的效率，请将您的设备能力与您的性能目标相匹配：
- 如果您的主要重点是电气效率：确保您的压机能够持续提供高压力（60 MPa），以最大化碳纳米管网络内的接触，从而获得卓越的平面和厚度导电性。
- 如果您的主要重点是设备寿命：优先考虑精确的热量调节，以确保完全消除空隙，从而实现尽可能低的电解液渗透性。
实验室压机是实现将原材料排列的纳米管转化为坚固、导电的组件，可直接用于应用的决定性工具。
摘要表：
| 工艺功能 | 机制 | 对双极板的影响 |
|---|---|---|
| 致密化 | 同时施加 60 MPa 压力和热量 | 消除内部空隙和气穴 |
| 树脂浸渍 | 将环氧树脂压入纳米级孔隙 | 确保固体、无孔隙的复合材料基体 |
| 化学固化 | 受控热能施加 | 将纳米管锁定在稳定、高强度的状态 |
| 导电性提升 | 建立连续导电路径 | 最大化所有方向的电气效率 |
| 密封 | 完全基体饱和和硬化 | 最小化电解液渗透性和泄漏 |
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参考文献
- Jae‐Moon Jeong, Seong Su Kim. Aligned Carbon Nanotube Polymer Nanocomposite Bipolar Plates Technology for Vanadium Redox Flow Batteries. DOI: 10.1002/eem2.70030
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
