以低速运行滚球磨机是一项关键的工艺控制，旨在平衡材料的分散性与其结构的物理完整性。具体来说，使用 20 rpm 等速度，可以在不使脆弱的纤维承受破坏性机械力的情况下，将中间相沥青基碳纤维 (MPCF) 均匀地分散到铝粉中。
低速研磨的核心目标是保持碳纤维的长径比。由于 MPCF 具有高模量且易碎，高能混合会破坏纤维，从而破坏复合材料优异热学和力学性能所需的连续网络。
材料保存的力学原理
理解纤维的易碎性
中间相沥青基碳纤维 (MPCF) 具有高模量，这意味着它们非常坚硬。
虽然这种刚度对于最终产品是有益的，但它使得纤维本质上易碎，并且在加工过程中容易断裂。
长径比的作用
最终复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的长径比（其长度与直径之比）。
为了最大限度地提高导热性等性能，纤维必须足够长，以形成有效的传导通路。
高速研磨会产生高能碰撞，从而缩短这些纤维，有效地切断这些通路并降低复合材料的质量。
在不破坏的情况下实现均匀性
温和分散
尽管需要谨慎，但仍必须将铝粉和碳纤维充分混合。
低速研磨提供了一种温和的混合作用，可以将材料折叠和翻滚在一起，而不是将其粉碎。
这确保了铝粉均匀地包裹碳纤维，在没有剧烈冲击的情况下形成均匀的混合物。
网络形成
此混合阶段的最终目标是建立一个强大的导电网络。
通过以低速运行，可以促进基体（铝）和增强材料（MPCF）之间的紧密接触。
这模仿了其他先进复合材料中的原理，在这些复合材料中，温和的混合可以保护活性材料的形貌，同时确保电子或热量传输所需的连通性。
理解权衡
加工时间与材料质量
低速研磨的主要权衡是时间效率。
由于机械能输入较低，与高能球磨相比，该过程需要更长的时间才能实现完全的均匀性。
然而，在此特定情况下，MPCF 的结构完整性比加工速度更受重视。
能量不足的风险
虽然高速会导致损坏，但运动不足可能导致团聚。
如果速度太低而无法克服静摩擦或范德华力，纤维可能会结块而不是分散。
因此，速度必须相对于破坏阈值（如 20 rpm）来说是“低”的，但足以使介质保持持续、翻滚的运动。
为您的目标做出正确选择
在设计涉及 MPCF 等易碎增强材料的复合材料制造工艺时，您的研磨参数必须反映您的性能优先事项。
- 如果您的主要关注点是导热性：优先考虑较低的速度（例如 20 rpm），以最大化纤维长度并保持对热传递至关重要的连续通路。
- 如果您的主要关注点是机械模量：确保长径比得到保持，因为长纤维比短的、破碎的片段能更有效地传递载荷。
总结：您以低速运行是为了保护纤维的几何形状，因为复合材料的性能取决于纤维的长度，而不仅仅是它的存在。
总结表：
| 参数 | 高速研磨 | 低速研磨（例如 20 rpm） |
|---|---|---|
| 纤维完整性 | 高断裂风险；易碎纤维断裂 | 保持完整；保持高长径比 |
| 混合作用 | 剧烈撞击和碰撞 | 温和折叠和翻滚 |
| 复合材料性能 | 导热/力学通路退化 | 形成稳健的导电网络 |
| 时间效率 | 快速加工 | 需要更长的时间 |
| 主要目标 | 颗粒尺寸减小 | 无损均匀分散 |
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