为什么实验室液压机用于铜基石墨烯复合材料？实现最佳生坯密度

实验室液压机用于将铜粉、石墨烯和粘合剂的松散混合物机械压实成连贯的固体几何形状。通过模具施加高精度压力，压机迫使这些颗粒重新排列和互锁，将原材料粉末转化为具有足够处理强度和规定密度的“生坯”。这种机械致密化是确保材料在随后的高温烧结过程中保持其形状和完整性的关键先决条件。

液压机充当了从原材料粉末到成品复合材料的基本桥梁，建立了结构稳定性和有效原子扩散所需的颗粒密度和接触点。

致密化的力学原理

压机的首要功能是施加足够的力来克服单个铜颗粒和石墨烯颗粒之间的摩擦。

当液压缸施加压力时，它会迫使松散的颗粒相互滑动并填充它们之间的空隙。这种重新排列显著减小了混合物的体积，将其从蓬松的粉末转变为致密的固体。

“生坯”是指在烧制或烧结之前的压实部件。

液压机确保该坯体具有足够的机械强度，可以从模具中弹出并进行处理而不会碎裂。这种结构完整性是通过颗粒的机械互锁以及铜-石墨烯混合物中粘合剂材料的活化来实现的。

最终复合材料的质量在很大程度上取决于颗粒在烧结过程中融合的程度。

通过在压制阶段最小化内部孔隙率，铜颗粒和石墨烯颗粒之间的距离被大大缩短。这种接近性在加热时促进了更快、更完全的原子扩散，从而得到更致密的最终产品。

对于铜-石墨烯复合材料，导电性和导热性通常是关键的性能指标。

液压机压缩活性材料，以确保铜基体和石墨烯增强体之间实现最佳的机械接触。这种压实通过消除原本会起到绝缘作用的气隙来建立有效的传导路径。

烧结会导致材料收缩；如果初始压实不均匀，最终产品会变形或开裂。

液压机提供均匀的初始密度，有助于预测和控制收缩率。这确保最终复合材料保持其应用所需的精确尺寸和几何形状。

虽然液压机很有效，但粉末与模具壁之间的摩擦会产生不均匀的密度分布。

生坯的边缘可能比中心更致密，这可能导致烧结过程中出现差异性收缩。模具壁润滑或使用双作用压机是常见的缓解策略。

施加过大的压力并不总是能带来更好的结果。

“过度压制”会导致空气滞留或产生过大的内部应力，在卸压时导致分层或帽状裂纹（垂直于压制方向的裂纹）。关键在于优化压力曲线，而不是仅仅最大化力。

为了最大限度地提高液压机在您的制造流程中的有效性，请将您的工艺参数与您的具体材料目标保持一致：

液压机不仅仅是一个成型工具，更是一个密度管理设备，它决定了复合材料的最终性能极限。

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Changjie Huang, Jinhua Sun. Binder assisted graphene derivatives as lubricants in copper: Improved tribological performance for industrial application. DOI: 10.1016/j.isci.2024.109429

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .