主要的优势在于创建了三维互联网络。 传统的静电纺丝会产生分层的、一维的结构，限制了垂直热流，而冷冻干燥和加热实验室压机压实的结合则建立了连续的热传递路径。与标准的静电纺丝复合材料相比，这种结构变化显著提高了厚度方向的导热性。
核心要点 通过将纳米纤维的排列从简单的 1D 堆叠转变为复杂的 3D 互联网状结构，这种加工方法创建了声子传输的直接通道，有效克服了标准静电纺丝垫层之间通常存在的高热阻。
传统静电纺丝的结构限制
“堆叠”现象
传统的静电纺丝通常会产生相互平铺的纳米纤维。这导致了一维 (1D) 堆叠结构。
垂直传输受限
由于纤维是水平分层的，热量难以垂直穿过材料。这些层之间的界面充当了屏障，限制了厚度方向的热传递。
球形填料的比较
实验数据表明，即使是使用球形填料的复合材料，也往往无法实现高效散热所需的连接性。与静电纺丝垫一样，它们缺乏高性能热管理所必需的连续路径。
冷冻干燥和压实优势
创建 3D 网络
冷冻干燥后进行加热实验室压机压实的特定组合从根本上改变了材料的结构。它形成了一个3D 互联网络，而不是分层结构。
连续声子传输
非金属固体中的热量主要通过声子（晶格振动）传导。3D 网络为这些声子的传播创建了定向且连续的通道。
提高 Z 轴导电性
通过最大限度地减少层界面处的散射，该方法使热量能够有效地流过材料主体。这导致厚度方向的导热性显著提高。
理解权衡
工艺复杂性
尽管热性能优越，但该方法涉及多个不同的加工步骤（冷冻干燥和压实）。这比基本静电纺丝通常涉及的单步沉积要复杂得多。
依赖方向性
性能提升高度依赖于厚度方向。工程师必须确保这种方向性偏差与设备架构的具体散热要求相符。
为您的目标做出正确选择
这种加工方法代表了从简单的纤维生成到先进结构工程的转变。
- 如果您的主要重点是通过厚度散热：选择冷冻干燥和压实方法，通过 3D 互联网络最大限度地提高垂直导热性。
- 如果您的主要重点是简单、快速的制造：坚持使用传统静电纺丝，但要接受热传递将主要局限于平面（水平）方向。
最终，对于需要将热量从热点移出并穿过材料的应用而言，冷冻干燥和压实方法是更优的选择，因为它是关键的性能指标。
汇总表：
| 特征 | 传统静电纺丝 | 冷冻干燥和压实 |
|---|---|---|
| 结构几何形状 | 1D 分层堆叠 | 3D 互联网络 |
| 热流路径 | 水平/平面受限 | 连续垂直通道 |
| 声子传输 | 界面处散射严重 | 高效定向传输 |
| Z 轴导电性 | 低（层间屏障） | 高（连续通道） |
| 工艺复杂性 | 简单的单步操作 | 多步精密工程 |
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参考文献
- Md. Shakhawat Hossain, Koji Nakane. Enhancing heat dissipation in polyurethane sheets through the incorporation of freeze‐dried aluminum nitride nanofiber. DOI: 10.1111/ijac.14725
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
