为什么使用实验室液压机压制膨胀石墨？增强导热性和网络稳定性

实验室液压机在预骨架制造方法中的主要功能是机械地迫使膨胀石墨蠕虫状颗粒相互交织形成一个粘结的结构。通过施加受控压力，压机将松散的石墨转化为稳定的三维骨架，作为连续的热传导和导电网络。

通过压缩膨胀石墨，液压机最大限度地减小了颗粒之间的接触电阻，以确保高导热性。它为复合材料提供了必要的结构刚性，同时保持了能够容纳相变材料的多孔结构。

创建三维互联网络

要理解液压机的必要性，必须了解松散的石墨颗粒与压缩后的网络行为有何不同。

机械交织

膨胀石墨由松散的“蠕虫状”颗粒组成。未经压缩，这些颗粒是断开的，缺乏结构上的粘结性。

液压机对这些颗粒施加力，使它们机械地相互锁定。这形成了一个连续的、交织的骨架，而不是一堆离散的颗粒。

建立导电通路

这种锁紧作用形成了一个三维互联网络。

要使复合材料有效地传导热量或电能，必须存在不间断的能量传输路径。压制后的骨架在整个材料中提供了这条连续的“高速公路”。

优化热性能

压机不仅仅是塑造材料；它通过改变颗粒在微观层面的相互作用方式，从根本上改变了其热性能。

降低接触电阻

热量很难跨越松散颗粒之间的间隙。这就是所谓的接触热阻。

通过将石墨压制成预成型骨架，颗粒被强制紧密接触。这大大降低了热阻，使热量能够有效地通过骨架流动。

低负载下的高导电性

由于压机创建了如此高效的网络，即使石墨的用量（负载）相对较低，材料也能保持高导热性。

预成型骨架确保每个颗粒都对网络做出贡献，从而最大限度地提高了现有石墨的效率。

理解权衡：精确的压力控制

虽然主要参考资料强调了网络的创建，但补充数据突出表明压力的大小是一个关键变量。使用液压机可以实现精确控制，以平衡两个相互竞争的要求：结构完整性和孔隙率。

欠压的风险

如果施加的压力过低，石墨颗粒将无法充分交织。

这将导致骨架松散且易碎。它将缺乏将复合材料固定在一起所需的形状稳定性，并且在处理或使用过程中可能会碎裂。

过压的风险

如果压力过高，压机会压碎石墨网络内的孔隙空间。

这些孔隙至关重要，因为它们需要在后续过程中填充相变材料（PCM）。过度压缩会减少可用于 PCM 的体积，从而降低材料的储能能力。

平衡基体

实验室液压机提供（例如，施加 20 MPa 等特定载荷）所需的精度，以达到“最佳点”。

目标是获得一个既足够紧密以保证机械强度和导热性，又足够开放以保持高孔隙率以进行 PCM 负载的骨架。

为您的目标做出正确的选择

在使用液压机制造膨胀石墨骨架时，您特定的压力参数应取决于最终复合材料的预期性能。

如果您的主要重点是结构稳定性和导电性：优先考虑更高的压实压力，以最大限度地提高颗粒交织并最小化接触电阻，从而确保稳健的导电网络。
如果您的主要重点是储能能力：优先考虑较低且严格控制的压力，以保留最大的孔隙体积，从而允许更高负载的相变材料。

液压机是将松散石墨从粉末转化为功能性、导电性工程支架的关键工具。

摘要表：

特征	液压压制的影响	对复合材料性能的好处
颗粒结构	“蠕虫”颗粒的机械交织	形成稳定的三维互联骨架
热通路	最大限度地减小颗粒之间的接触电阻	在低负载下确保高导热性
孔隙率控制	精确的压力管理（例如，20 MPa）	平衡 PCM 负载能力与结构刚性
物理完整性	对松散石墨进行受控压实	提供形状稳定性并防止碎裂

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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 .