中國(guó)粉體網(wǎng)訊  金剛石/碳化硅/硅等功能體與鋁形成的熱管理復(fù)合材料具有高導(dǎo)熱、低熱膨脹系數(shù)等性能特點(diǎn)，屬第三代電子封裝及散熱復(fù)合材料。

金剛石/鋁

金剛石/鋁復(fù)合材料利用金剛石的極高熱導(dǎo)率和鋁低密度的優(yōu)點(diǎn)，通過兩者的性能互補(bǔ)及協(xié)同作用，可以得到高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度、輕質(zhì)化的復(fù)合材料，其具有與芯片材料相近的熱膨脹系數(shù)，能保證與芯片熱源緊密貼合擴(kuò)熱，極具發(fā)展前景。

目前，金剛石/鋁復(fù)合材料主流的制備方法主要包括放電等離子燒結(jié)、真空熱壓燒結(jié)、無壓浸滲、真空氣壓浸滲和擠壓鑄造。

其中，放電等離子燒結(jié)通過瞬時(shí)高頻的脈沖在顆粒粉末的接觸位置產(chǎn)生大量的焦耳熱，促進(jìn)粉末燒結(jié)。其升溫速度快、耗能少，相比于其它制備方法能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得致密度高、導(dǎo)熱性能好的金剛石/鋁復(fù)合材料。

碳化硅/鋁

SiC/Al復(fù)合材料的密度低、比強(qiáng)度高、比剛度高、耐磨性好、成本低、制備工藝簡(jiǎn)單，其突出的綜合性能使SiC/Al成為了近年來復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)。高體積分?jǐn)?shù)SiC/Al復(fù)合材料擁有優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)承載性能、熱控性能和防共振性能，其比模量為鋁合金和鈦合金的3倍，熱膨脹系數(shù)低于鈦合金，熱導(dǎo)率高于鋁合金。

對(duì)于SiC/Al復(fù)合材料來說常用的制備方法是用粉末冶金法，利用粉末冶金制備的材料增強(qiáng)體的加入量可以任意調(diào)節(jié)，成分比例準(zhǔn)確，體積分?jǐn)?shù)控制方便，具有較熔鑄產(chǎn)品更優(yōu)越的性能。

硅/鋁

鋁硅復(fù)合材料一般來說是用硅顆粒增強(qiáng)鋁基制備而成的，即硅顆粒作為增強(qiáng)相彌散分布于鋁基體中。纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料需要制備纖維增強(qiáng)體，制備纖維需要投入的資金比較多，還容易有纖維破損等缺點(diǎn)。而顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料可以克服以上缺點(diǎn)，并且顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料為各向同性，生產(chǎn)速度快，成本低，也可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。

其中，高硅鋁基復(fù)合材料因其其熱膨脹系數(shù)低，重量輕，導(dǎo)熱性好，強(qiáng)度高等有點(diǎn)，可以用于航空航天、汽車工業(yè)以及電子封裝等領(lǐng)域。其制備方法有很多種，可以分為固態(tài)制造技術(shù)（粉末冶金法、熱等靜壓法、熱壓法、擠壓法、軋制法和拉拔法）、液態(tài)制造技術(shù)（浸滲法、鑄造法、液態(tài)金屬浸漬法以及噴射沉積法）和一些其他的制造技術(shù)（原位生成法、物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)鍍、電鍍以及復(fù)合鍍法）。

2025年5月28日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在江蘇·蘇州舉辦“第二屆高導(dǎo)熱材料與應(yīng)用技術(shù)大會(huì)暨導(dǎo)熱填料技術(shù)研討會(huì)”。屆時(shí)，我們邀請(qǐng)到清華大學(xué)劉源教授出席本次大會(huì)并作題為《金剛石/碳化硅/硅等功能體與鋁形成的熱管理復(fù)合材料設(shè)計(jì)及加工制造》的報(bào)告。本報(bào)告將系統(tǒng)介紹這類材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備加工方法以及應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

專家簡(jiǎn)介

劉源，博士，清華大學(xué)材料學(xué)院教授/博導(dǎo)，兼任河北清華發(fā)展研究院先進(jìn)材料創(chuàng)新中心主任。教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才（2012）。主要從事化合物半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)工藝及裝備、輕量化電子封裝及散熱復(fù)合材料制備加工及應(yīng)用研究。在國(guó)內(nèi)外發(fā)表論文220余篇，出版學(xué)術(shù)著作1本，授權(quán)發(fā)明專利50余項(xiàng)。榮獲教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（2003）、河南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（2022）。目前承擔(dān)包括國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、民用航天預(yù)研項(xiàng)目、總裝預(yù)研、北京市產(chǎn)業(yè)化重大項(xiàng)目以及企業(yè)委托產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目30余項(xiàng)。

參考來源：

1.劉園等. 高導(dǎo)熱金剛石/鋁復(fù)合材料的研究進(jìn)展. 材料工程

2.王翔宇等. 金剛石/鋁復(fù)合材料的制備及其擴(kuò)熱可靠性研究. 功能材料

3.康惠元. 金剛石-碳化硅/鋁基復(fù)合材料的構(gòu)型優(yōu)化與導(dǎo)熱性能研究. 中南大學(xué)

4.陳媛媛. 粉末冶金法制備高硅鋁基復(fù)合材料的組織演變與界面結(jié)構(gòu). 天津大學(xué)

5.張成良. 碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備和性能研究. 蘭州大學(xué)

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）

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