高導熱異構金剛石

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高導熱異構金剛石高導熱異構金剛石/銅複合材料增材製造技術，複合材料、其他功能材料。

關鍵詞： 高熱導率、金剛石、熱界面材料、金剛石/銅複合材料

目錄

應用領域

針對5G產業、新能源汽車、芯片、功率電子器件、激光器、高功率LED等領域高能量密度散熱需求，如熱沉、熱管、封裝材料

成果簡介

金剛石/銅複合材料擁有極高熱導率（理論600-900W m-1 K-1）和低熱膨脹係數特性，已成為高性能熱管理材料的代表，在航天航空、電子器件熱管理領域開始嶄露頭角，極具發展潛力。目前，製備金剛石/銅複合材料以高溫高壓法和液相熔滲法為主。該方法存在製備成本高、工藝性差，並且無法異構成形等天生缺點，在民用領域應用或批量生產場上阻礙重重。為解決這一困境，我團隊基於3d打印增材製造技術，通過金剛石表面金屬化技術、高緻密度複合材料增材製造工藝、複合材料後處理技術等關鍵科學技術突破，首次成功實現了高性能金剛石/銅複合材料製備，大幅度降低了材料的成本和生產時間，在實現近淨成形的同時，實現形狀複雜多樣的製件製備，經後續拋光、鍍覆、機械加工處理後可滿足多種實際應用場景。目前該技術所獲得材料熱導率達700W m-1 K-1以上，抗彎強度大於200MPa，高低溫循環100次後材料的熱導率和強度下降不高於5%，最小特徵尺寸小於0.2mm，表面粗糙度小於3.2μm，加工成本控制在6元/g以內。目前該技術已在多款高能量密度散熱產品如光模塊、熱沉上成功應用。

經濟效益與社會效益

5G產業、新能源汽車、功率器件等領域近年來發展迅猛，這類新興產業無一例外都面臨着散熱難題，目前已成為阻礙該行業發展的最大難題。而高導熱金剛石/銅複合材料則是解決該問題的最佳選擇。基於3d打印工藝製備金剛石/銅材料是對傳統熱壓、熔滲工藝的技術飛躍，在降低成本，提升工藝性及異構件加工方面對傳統工藝產生徹底的技術變革。相關技術的推廣將對熱沉、熱管、封裝材料等散熱材料的生產起到共性技術提升作用，在保證質量的同時大幅降低製造成本。在軍事及民用領域產生極大的經濟和社會效益。