摘要

電子元件的發(fā)展對(duì)散熱材料提出了更高的要求，這體現(xiàn)在對(duì)更高導(dǎo)熱性和更低熱膨脹系數(shù)的追求上。Cu/Diamond復(fù)合材料結(jié)合了優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和加工可行性。然而，其制備過(guò)程受到嚴(yán)格條件的限制，如高溫高壓環(huán)境或復(fù)雜的中間介質(zhì)涂層。本研究提出了一種無(wú)需熱源的低溫制造方法，能夠在室溫下、約16 MPa的低壓環(huán)境下，通過(guò)超聲振動(dòng)在幾秒鐘內(nèi)制備Cu/Diamond復(fù)合材料。該方法所需壓力降低了200至500倍，且溫度僅為常用的高溫高壓燒結(jié)（HTHP）方法的20%。實(shí)現(xiàn)了Cu顆粒界面之間的直接冶金結(jié)合以及金剛石在Cu基體中的固態(tài)嵌入，從而使復(fù)合材料具有較高的屈服強(qiáng)度（150 MPa）。按照所提出的策略，復(fù)合材料中金剛石的最大含量可達(dá)約60%，其導(dǎo)熱性能超過(guò)1043 W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)小于10×10^?6 K^?1。此外，利用這種靈活的方法可以輕松制備出不同復(fù)雜形狀的復(fù)合材料。散熱性能測(cè)試表明，該復(fù)合材料在熱管理方面優(yōu)于商用Al₂O₃和AlN。研究結(jié)果證明，超聲振動(dòng)輔助的低溫制造是一種簡(jiǎn)便高效的制備Cu/Diamond復(fù)合材料的方法，所得材料具有優(yōu)異的性能；寬松的制備條件使其具有工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。

電子元件的發(fā)展對(duì)散熱材料提出了更高的要求，這體現(xiàn)在對(duì)更高導(dǎo)熱性和更低熱膨脹系數(shù)的追求上。Cu/Diamond復(fù)合材料結(jié)合了優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和加工可行性。然而，其制備過(guò)程受到嚴(yán)格條件的限制，如高溫高壓環(huán)境或復(fù)雜的中間介質(zhì)涂層。本研究提出了一種無(wú)需熱源的低溫制造方法，能夠在室溫下、約16 MPa的低壓環(huán)境下，通過(guò)超聲振動(dòng)在幾秒鐘內(nèi)制備Cu/Diamond復(fù)合材料。該方法所需壓力降低了200至500倍，且溫度僅為常用的高溫高壓燒結(jié)（HTHP）方法的20%。實(shí)現(xiàn)了Cu顆粒界面之間的直接冶金結(jié)合以及金剛石在Cu基體中的固態(tài)嵌入，從而使復(fù)合材料具有較高的屈服強(qiáng)度（150 MPa）。按照所提出的策略，復(fù)合材料中金剛石的最大含量可達(dá)約60%，其導(dǎo)熱性能超過(guò)1043 W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)小于10×10^?6 K^?1。此外，利用這種靈活的方法可以輕松制備出不同復(fù)雜形狀的復(fù)合材料。散熱性能測(cè)試表明，該復(fù)合材料在熱管理方面優(yōu)于商用Al₂O₃和AlN。研究結(jié)果證明，超聲振動(dòng)輔助的低溫制造是一種簡(jiǎn)便高效的制備Cu/Diamond復(fù)合材料的方法，所得材料具有優(yōu)異的性能；寬松的制備條件使其具有工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。