实验室液压设备的主要目的是诱导机械致密化。该设备对松散的 m-BN/PNF 复合水凝胶网络施加显著的垂直压力。这种物理力会排出残留溶剂，并迫使内部组件重新排列，从而将多孔水凝胶转化为致密的固体纸张。
通过使水凝胶承受垂直压力，设备迫使其从无序网络转变为高度有序的仿生结构。这种致密化是最小化热阻并解锁材料高面内导热性的关键步骤。
结构转变机制
排出溶剂以增加密度
m-BN/PNF 复合水凝胶最初是一种松散的、充满溶剂的网络。液压设备施加垂直压力以将这些溶剂挤出基质。此过程显著减小了材料的体积并增加了整体密度。
诱导面内对齐
随着压力的增加，凝胶内的纳米纤维和填料颗粒被迫重新组织。它们从随机取向转变为高度有序的面内对齐。垂直力有效地“压平”了内部结构，确保组件与纸张表面平行排列。
创建仿生结构
这种强制重排产生了特定的“珍珠母状”结构。这种结构模仿了贝壳等天然材料中发现的砖石结构。它提供了复合材料先进物理性能所需的有序框架。
提高热性能
降低界面热阻
原始水凝胶的松散网络包含阻碍传热的间隙。通过致密化材料，液压机使组件紧密接触。这种近距离极大地降低了界面热阻，为能量传输创造了更连续的路径。
最大化面内导热性
使用液压设备的最终目标是提高导热性。高度有序的面内对齐为热流创造了有效的路径。没有这种机械对齐，材料将缺乏高性能所需的方向结构。
理解工艺依赖性
压力不是可选项
重要的是要理解，所需的材料特性并非仅由化学决定；它们是由机械诱导的。m-BN/PNF 的化学成分提供了潜力，但液压压力实现了性能。
致密化不足的风险
如果液压压力过低或施加不均匀，“珍珠母状”结构将无法正确形成。这会导致网络松散且多孔。未能致密化会导致高热阻，从而有效抵消所用复合材料的优势。
对材料制造的影响
为确保您获得所需的材料特性，请在液压压制阶段考虑以下几点：
- 如果您的主要重点是导热性：您必须确保足够的垂直压力以完全对齐纳米纤维并最小化界面阻力。
- 如果您的主要重点是结构模仿：您必须将压制阶段视为一个结构组装步骤，以创建有序的“珍珠母状”结构。
液压机不仅仅是干燥工具；它是一种结构工程工具，对于制造高性能热敏纸至关重要。
摘要表：
| 转变阶段 | 液压的作用 | 关键结果 |
|---|---|---|
| 致密化 | 排出残留溶剂并减小体积 | 多孔水凝胶变为致密的固体 |
| 结构对齐 | 迫使纳米纤维形成有序的面内取向 | 创建仿生“珍珠母状”结构 |
| 热性能优化 | 最小化界面热阻 | 最大化定向热流/导热性 |
| 结构完整性 | 内部组件的机械组装 | 高性能、耐用的热敏纸 |
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参考文献
- Lin Tang, Junwei Gu. Flexible and Robust Functionalized Boron Nitride/Poly(p-Phenylene Benzobisoxazole) Nanocomposite Paper with High Thermal Conductivity and Outstanding Electrical Insulation. DOI: 10.1007/s40820-023-01257-5
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
