烧结过程中施加单轴压力主要解决了颗粒间摩擦引起的结构孔隙问题。具体来说，施加约 80 MPa 的压力会迫使颗粒重新排列和塑性变形，克服了疏松粉末难以紧密结合的自然阻力。这种机械力会压垮仅靠热烧结无法消除的大孔隙，从而得到更致密、导电性更好的材料。
通过主动压垮在烧结颈形成过程中持续存在的大孔隙，单轴压力最大限度地提高了材料密度。这种致密化是减少电子散射的关键因素，直接提高了铜/还原氧化石墨烯复合材料的电导率和机械强度。
致密化的机制
克服摩擦阻力
铜/还原氧化石墨烯复合材料中的粉末颗粒并不会自然地排列成完全致密的结构。它们被颗粒间摩擦隔开，这种摩擦产生了压实阻力。
单轴压力提供了克服这种摩擦所需的外部力。它能物理性地迫使颗粒相互滑动并重新排列成更紧密的结构。
诱导塑性变形
一旦颗粒重新排列，单纯的接触通常不足以满足高密度应用的要求。施加的压力会驱动铜基体的塑性变形。
这种变形改变了颗粒的形状，使其能够填充原本会保持空隙的间隙。
消除残余孔隙
在烧结加热阶段，颗粒之间会形成称为“烧结颈”的连接。然而，大孔隙常常被困在这些颈部之间。
压力会机械地压垮这些大孔隙。这一步至关重要，因为标准的や热扩散通常太慢或不足以自行清除这些宏观缺陷。
对材料性能的影响
减少电子散射
这些复合材料中电导率的主要障碍是电子散射。孔隙充当了屏障，导致电子散射而不是自由流动。
通过显著提高密度，单轴压力最大限度地减少了材料内的空隙空间。这导致电子散射减少，从而为高效的电荷传输清除了路径。
增强机械强度
孔隙也代表了结构上的弱点。空隙充当应力集中点，裂纹可以在此处萌生和扩展。
通过压力辅助烧结实现的高密度消除了这些内部缺陷。结果是最终复合材料的机械完整性和强度得到显著提高。
理解工艺限制
热烧结的局限性
认识到仅靠热量会产生初始键（烧结颈），但在这种情况下很少能达到完全密度，这一点很重要。
在不施加压力的情况下，颗粒之间的摩擦阻力会阻止孔隙完全压实。仅依靠热能通常会导致多孔结构，性能不佳。
特定压力载荷的作用
参考资料特别提到了80 MPa的压力。选择这个量级是为了有效地弥合简单颗粒接触和实际塑性变形之间的差距。
施加的压力不足可能无法克服材料的屈服强度，导致大孔隙保持不变，材料性能受到损害。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高铜/还原氧化石墨烯复合材料的性能，您必须将压力视为一个关键的加工变量，而不仅仅是成型步骤。
- 如果您的主要关注点是电导率：优先考虑高单轴压力以最大化密度，因为这是减少由孔隙引起的电子散射的唯一方法。
- 如果您的主要关注点是机械强度：确保施加的压力足以诱导塑性变形，消除作为结构失效点的所有大孔隙。
单轴压力的应用是将松散连接的粉末网络转化为高性能、导电固体材料的决定性方法。
总结表：
| 机制 | 解决的问题 | 对性能的影响 |
|---|---|---|
| 颗粒重排 | 颗粒间摩擦和松散堆积 | 提高初始材料密度 |
| 塑性变形 | 颗粒间的间隙 | 填充空隙以形成固体基体 |
| 孔隙压实 | 残余的大尺度孔隙 | 最大限度地减少电子散射和应力点 |
| 机械力 | 仅靠热扩散的低效率 | 确保高电导率和热导率 |
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