高导热金刚石/Cu复合材料研究进展*

彭卓豪，王宗元，王 杰，秦 运，季思源，万维财

(西华大学 材料科学与工程学院，成都 610039)

0 引 言

在科学技术的发展突飞猛进的当代，众多工业生产领域的电器设备功率也持续加大，散热问题早已成为制约航空、军事、工业和国民生产等行业发展的重要因素[1]。例如当今通信技术的发展，5G通讯技术的成熟与应用便伴随着核心器件运行热量的大幅提升。金刚石的热导率优于众多天然材料，常温下其值为2 200～2 600 W/(m·K)[2]，但纯天然的金刚石成型不易，如将其直接制成散热和封装所需的热导材料，加工困难且需耗费大量成本，故将金刚石进行复合加工制备金属基复合材料对于实际应用是较为可行且具有必要研究价值的。Cu作为性价比加较高的金属基[1]，在散热研究领域常与金刚石进行加工制得金刚石/Cu热导材料。但金刚石/Cu应用于生产的实际热导率较低、产品生产效率低，这主要是由于加工技术不成熟及制备工艺复杂；复合材料的致密度不高，因为过高的温度会使金刚石石墨化从而影响产品性能；烧结成形后产品的两相结合界面会产生孔洞、裂隙等缺陷[3]，同时界面间热阻限制了材料的热量传导，这是因为金刚石和Cu的接触界面互不润湿，导致增强相及金属基体的界面结合不够牢固[4]。

针对金刚石/Cu复合材料的以上问题，近年来研究者们针对原材料参数[5-8]、成形烧结工艺的优化[9-12]、增强相金刚石预金属化[13-21]、金属铜基表面的合金化[22-23]等开展了系列的研究。目……