Sps 또는 열간 압축에서 고순도 흑연 몰드의 역할은 무엇인가요? 탄소 나노튜브 복합재 소결 마스터하기

고순도 흑연 몰드는 스파크 플라즈마 소결(SPS) 및 열간 압축 중에 구조 용기 및 능동 가열 엔진 역할을 모두 수행합니다. 탄소 나노튜브 복합재의 최종 형상을 정의하는 동시에 전기 에너지와 기계적 압력을 샘플에 전달하는 중요한 매체 역할을 합니다.

소결의 효율성은 흑연의 독특한 이중 기능에 달려 있습니다. 전기 전도체로서 정밀한 열을 발생시키기 위해 전기를 전도하는 동시에 깊은 밀집화에 필요한 축 방향 압력을 전달할 만큼 충분한 고온 강도를 유지합니다.

에너지 전달 및 가열의 역할

스파크 플라즈마 소결과 같은 공정에서 몰드는 수동적인 용기가 아닙니다. 전기 회로의 일부입니다. 고순도 흑연은 우수한 전기 전도성을 가지고 있기 때문에 저항 가열 요소로 효과적으로 기능합니다.

몰드는 열 에너지를 복합 샘플로 직접 전달하는 것을 촉진합니다. 본질적으로 열을 발생시키고 효율적으로 전도함으로써 흑연은 샘플이 필요한 소결 온도에 균일하게 도달하도록 보장하며, 이는 탄소 나노튜브 복합재의 결함을 최소화하는 데 중요합니다.

몰드의 가장 즉각적인 역할은 용기 역할을 하는 것입니다. 느슨한 분말 또는 복합 재료를 담아 공정 전반에 걸쳐 샘플의 최종 모양을 엄격하게 정의합니다.

복합재의 높은 밀도를 달성하려면 상당한 기계적 힘이 필요합니다. 흑연 몰드는 탁월한 고온 강도를 가지고 있어 변형이나 파손 없이 수십 메가파스칼의 축 방향 압력을 견딜 수 있습니다.

열 하에서 구조적 강성을 유지하는 이러한 능력은 시스템이 지속적이고 균일한 압축을 적용할 수 있도록 합니다. 이 기계적 압력은 기공을 닫고 재료의 "깊은 밀집화"를 달성하여 최종 복합재가 성능 사양을 충족하도록 하는 데 필수적입니다.

"고순도"라는 명칭은 마케팅 용어가 아닙니다. 운영 요구 사항입니다. 흑연의 불순물은 전기 저항 프로파일을 변경하여 불균일한 가열을 유발하거나 극한 조건에서 복합 표면을 오염시킬 수 있습니다.

흑연은 견고하지만 강도가 무한하지는 않습니다. 참조에서는 "수십 메가파스칼"을 처리한다고 명시하고 있으며, 이는 주어진 몰드 설계에 대해 특정 압력 임계값을 초과하면 파손 또는 변형으로 이어져 샘플의 치수 정확도를 손상시킬 수 있음을 시사합니다.

소결 공정을 최적화하려면 재료에 대해 몰드가 우선적으로 수행해야 하는 특정 기능에 집중하세요.

주요 초점이 빠른 가열(SPS)인 경우: 몰드가 효율적이고 예측 가능한 저항 가열기 역할을 하도록 일관된 전기 전도성을 가진 흑연 등급을 우선적으로 고려하세요.
주요 초점이 최대 밀도인 경우: 변형 없이 최대 축 방향 압력을 견딜 수 있도록 몰드 벽 두께와 흑연 등급이 고온 강도로 등급이 매겨졌는지 확인하세요.

고순도 흑연은 전기 전류와 유압을 고체 고성능 복합재로 변환하는 필수적인 인터페이스입니다.

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Megha Choudhary, Ain Umaira Md Shah. Contemporary review on carbon nanotube (CNT) composites and their impact on multifarious applications. DOI: 10.1515/ntrev-2022-0146

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