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复合材料热导率测试与模拟1.引言复合材料是由两种或两种以上的不同材料按一定比例复合而成的一种新材料。
它具有重量轻、强度高、耐磨损、阻燃等优点，在航空航天、汽车制造、能源等领域得到广泛应用。
然而，复合材料的热导率常常成为其应用受限的因素之一。
因此，准确测定复合材料的热导率，并通过模拟研究其热传导性能，对于优化复合材料的设计和应用具有重要意义。
2.热导率测试方法2.1 热导率测量原理热导率是材料中热量流动的指标，表示单位时间内通过材料单位截面积的热量。
热导率测试一般通过测量材料的温度分布和热流量来计算。
常用的测试方法包括热板法、热流体法和瞬态热法等。
其中，热板法是一种常用且精确的方法，通过测量热源和冷端的温差以及流过的热流量，利用四热流平衡公式计算热导率。
2.2 热板法测试步骤热板法是一种静态测试方法，对于复合材料的测试具有较高的准确性和可重复性。
其测试步骤如下：（1）将待测复合材料样品切割成合适的尺寸，并保证样品表面平整。
（2）在样品的一侧加热源，通电使其达到稳定温度。
（3）使用热电偶测量样品的表面温度，并记录冷端温度。
（4）根据热流量计测量通过样品的热流量。
（5）利用测试数据，计算热导率。
3.复合材料热传导模拟复合材料的热导率不仅受到材料本身的热传导性能影响，还与其结构、填充物、纤维方向等因素有关。
因此，通过数值模拟方法研究复合材料的热传导行为，对于深入理解其传热机制具有重要意义。
3.1 数值模拟方法数值模拟是利用计算机对物理问题进行数值求解的方法。
在复合材料热传导模拟中，常用的数值方法包括有限元法、有限差分法和网格法等。
这些方法可以建立复合材料的热传导模型，通过求解热传导方程得到温度分布和热流量等关键参数。
3.2 模拟结果分析通过对复合材料热传导模拟的结果进行分析，可以研究材料内部的温度分布、传热路径、热流量等信息。
这些分析结果可以为材料的设计和应用提供指导，例如优化复合材料的结构设计，改善其热传导性能。
电子封装用金刚石/铜基复合材料的研究的开题报告
一、研究背景
随着电子产品越来越小型化、高集成化和高功率化，对于电子封装
材料的性能要求也越来越高。
因此，研究符合电子封装要求的材料显得
尤为重要。
金刚石作为一种材料，具有极高的硬度和热导率，能够有效地降低
电子元件的工作温度。
而铜作为一种导热性好的金属材料，则可以提升
电子元件的散热效果。
因此，将金刚石和铜两种材料进行复合，可以同
时发挥二者的优势，为电子封装提供更为理想的材料。
二、研究目的
本研究旨在探究金刚石/铜基复合材料的制备工艺，研究其微观结构与物理、化学性能，探索其在电子封装领域的应用前景，为电子封装材
料的研究提供新的思路和方向。
三、研究内容
（1）金刚石/铜基复合材料的制备工艺优化；
（2）金刚石/铜基复合材料的微观结构表征和物理、化学性能测试；
（3）探究金刚石/铜基复合材料在电子封装领域的应用前景。
四、研究方法
（1）利用化学气相沉积法制备金刚石薄膜；
（2）采用微米级球磨法将铜粉末分散于乙醇中；
（3）采用真空热压工艺将金刚石薄膜和铜粉末压制成金刚石/铜基
复合材料；
（4）通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热导率测试仪、硬度测试仪等对金刚石/铜基复合材料的微观结构和物理、化学性能进行表征和测试。
五、预期成果
（1）制备出金刚石/铜基复合材料，探究其制备工艺；
（2）表征金刚石/铜基复合材料的微观结构和物理、化学性能；
（3）探索金刚石/铜基复合材料在电子封装领域的应用前景；
（4）撰写开题报告、研究论文等相关文献资料，发表科研成果。
金刚石热沉技术路线金刚石热沉技术是一种用于散热的先进技术，被广泛应用于电子设备、光学仪器和高功率激光器等领域。
本文将从金刚石热沉的定义、原理、制备方法和应用等方面进行描述，以便读者能够全面了解这项技术。
金刚石热沉是一种利用金刚石具有优异的热导率特性来实现散热的技术。
金刚石是一种具有高硬度和热导率的材料，其热导率是铜的五倍以上。
因此，金刚石能够迅速将热量传导到周围环境中，有效降低设备的温度。
金刚石热沉的工作原理是通过将金刚石材料与需要散热的器件紧密结合，以利用金刚石的热导率特性将器件中的热量迅速传导到金刚石热沉上，再通过金刚石热沉与环境的接触面积扩散到周围环境中。
金刚石热沉的结构通常采用多层设计，以增加散热面积和散热效率。
制备金刚石热沉的方法有多种，其中最常用的是化学气相沉积法。
该方法通过在金刚石基底上沉积一层金刚石膜，然后将金刚石膜与器件结合，形成金刚石热沉。
此外，还可以使用金刚石微粉与粘合剂混合后制成金刚石复合材料，再加工成金刚石热沉。
金刚石热沉技术在电子设备领域有着广泛的应用。
由于电子设备的集成度不断提高，器件工作温度也越来越高，因此需要有效的散热技术来保持设备的稳定性和可靠性。
金刚石热沉作为一种高效的散热材料，能够满足这一需求。
此外，金刚石热沉还可以用于光学仪器和高功率激光器等领域，以提高设备的性能和寿命。
金刚石热沉技术是一种先进的散热技术，能够有效降低电子设备的温度，提高设备的性能和可靠性。
通过合理的制备方法和结构设计，金刚石热沉能够满足不同领域的散热需求。
未来，随着科技的不断发展，金刚石热沉技术将会得到更广泛的应用，并为各行各业带来更多的创新和进步。
导热材料排名导热材料是用于传导热能的材料，它们的热导率决定了材料的导热性能。
导热材料在各个领域有广泛的应用，例如热电器件、散热器、导热板等。
以下是一些常见的导热材料的排名：1. 金属：金属是最常见的导热材料之一，具有很高的热导率。
其中银是导热性能最好的金属，其热导率可达到约420W/m·K。
铜和铝也有较高的热导率，分别约为400 W/m·K和205 W/m·K。
2. 金刚石：金刚石是一种具有非常高热导率的材料，其热导率能达到900-2000 W/m·K。
它被广泛应用于高性能散热器、激光器等需要高导热性能的领域。
3. 石墨：石墨也是一种具有较高热导率的导热材料，其热导率为120-200 W/m·K。
石墨具有良好的导热性能和良好的耐高温性，常用于导热垫、导热膏等散热材料中。
4. 氧化铝：氧化铝是一种常用的陶瓷材料，其热导率为30-40 W/m·K。
氧化铝具有较高的导热性能和优良的机械性能，被广泛应用于高温散热材料中。
5. 硅胶：硅胶是一种具有较好导热性能的有机材料，其热导率为0.2-0.4 W/m·K。
硅胶具有良好的柔韧性和隔热性能，被广泛应用于电子产品散热器、手机散热片等领域。
6. 硅脂：硅脂是一种具有较好导热性能的有机材料，其热导率为0.8-2.5 W/m·K。
硅脂具有良好的黏性和耐高温性能，被广泛应用于电子产品散热材料中。
综上所述，金属、金刚石和石墨是导热材料中导热性能最好的材料，可以提供较高的热导率。
而氧化铝、硅胶和硅脂等材料则具有较低的热导率，适用于一些对导热性能要求不那么高的场合。
选择适合的导热材料需要根据具体的应用领域和需求来决定。
金刚石粉导热应用1. 应用背景金刚石是一种具有优异导热性能的材料，其热导率是铜的5倍以上，是铝的8倍以上。
金刚石粉是将金刚石颗粒研磨而成的微粉，具有高热导率、高硬度、高耐磨性和化学稳定性等特点。
因此，金刚石粉在导热应用领域有着广泛的应用。
金刚石粉导热应用主要应用于电子器件散热、热界面材料、热导绝缘材料等领域。
在这些领域中，金刚石粉可以有效地提高散热效果，保护电子器件的稳定性和可靠性。
2. 应用过程金刚石粉导热应用的过程主要包括材料制备、应用方式和效果评估三个环节。
2.1 材料制备金刚石粉的制备主要通过机械研磨的方式进行。
首先，选取高纯度的金刚石原料，经过粉碎、筛分等工艺处理，得到所需的金刚石粉。
在制备过程中，需要控制研磨时间、研磨介质和研磨条件等参数，以获得所需的粒径分布和颗粒形态。
2.2 应用方式金刚石粉导热应用的方式主要有两种：填充和涂覆。
2.2.1 填充方式填充方式是将金刚石粉填充到散热器、热界面材料等器件中，以提高其导热性能。
具体操作步骤如下：1.清洁表面：将待填充的器件表面清洁干净，以保证金刚石粉能够与表面充分接触。
2.填充金刚石粉：将金刚石粉均匀地填充到器件内部或表面，可以通过压实、振实等方式确保填充均匀。
3.压实处理：将填充好的器件进行压实处理，以提高金刚石粉的密实度和导热性能。
2.2.2 涂覆方式涂覆方式是将金刚石粉涂覆在器件表面，以提高其导热性能。
具体操作步骤如下：1.清洁表面：将待涂覆的器件表面清洁干净，以保证金刚石粉能够与表面充分接触。
2.制备涂层：将金刚石粉与粘合剂混合，制备成可涂覆的金刚石粉浆料。
3.涂覆金刚石粉浆料：将金刚石粉浆料均匀涂覆在器件表面，可以通过刮涂、喷涂等方式进行。
4.干燥处理：将涂覆好的器件进行干燥处理，使金刚石粉与表面充分结合。
2.3 效果评估金刚石粉导热应用的效果评估主要通过导热性能测试和应用效果验证进行。
2.3.1 导热性能测试导热性能测试是评估金刚石粉导热应用效果的重要手段。
金刚石／铝复合材料制备与性能研究铝基复合材料由于具有高导热、低密度和热膨胀系数的性能，是目前应用较为广泛的电子封装材料，金刚石是自然界中已知最硬的材料，它具有很高的热导率，金刚石/铝复合材料以其优异的性能有着较好的发展前景，但其制备过程仍存在缺陷，本文研究了金刚石/铝复合材料制备方法，并对性能进行分析。
标签：金刚石/铝复合材料；制备过程；性能研究1 金刚石/铝复合材料铝基复合材料由于具有高导热、低密度和热膨胀系数的性能，是目前应用较为广泛的电子封装材料，尤其对于航空航天电子设备和移动电子设备，有着巨大的吸引力。
铝基复合材料已经成功地应用于微波管的载体、密封式微波热沉材料、MCM 组件的热沉、印刷电路板（PCB）用热沉。
金刚石是自然界中已知最硬的材料，具有很高的热导率（天然的金刚石为2200～2600 W/（m·K），人工的金刚石为1200～2000 W/（m·K））、弹性模量（1050GPa）以及低的热膨胀系数（1.3×10?6 K?1），且在室温下是绝缘体。
利用它与常用金属（A1、Cu等）性能的巨大差异性，将其作为增强相与金属或合金复合，制备出的复合材料可以显著改善热导率、热膨胀系数、强度等性能，是理想的第四代金属基电子封装材料。
2 金刚石/铝复合材料制备方法目前，国内外学者已经成功制备金刚石增强金属基复合材料，并已小批量生产应用于电子封装领域。
BEFFORT 等采用液压浸渗后挤压成形的方法成功制备出金刚石/Al 复合材料。
但基体与增强相润湿性差及不同传质方式导致的界面结合问题，极大地削弱金刚石在复合材料中的作用。
需要对金刚石进行表面改性或对基体进行合金化处理。
MIZUUCHI 等将复合粉末采用放电等离子烧结的方式成功制备了致密度高达99%以上、热导率为552W/（m·K）的金刚石/Al 复合材料。
采用Al与体积分数60%以上的金刚石颗粒复合制备金刚石/Al复合材料，其热导率的理论值应在800 W/（m·K）以上。
铜散热系数
铜的散热系数是指铜材料在传热过程中的导热性能。
铜是一种优良的导热材料，具有较高的热导率和散热系数，因此被广泛应用于制造散热器、散热片等散热设备中。
铜的散热系数主要受铜的热导率和热传导性能的影响。
铜的热导率非常高，约
为386 W/(m·K)，是常见金属中热导率最高的材料之一，这意味着铜可以快速将热
量传导到其它材料中，有效地帮助散热设备散热。
另外，铜的热传导性能也很好，能够将热量均匀地传递到整个材料中，避免热量集中在某一部分导致过热。
在散热器中，铜的散热系数起着至关重要的作用。
散热器的主要功能就是将热
量从散热源散发出去，而铜材料能够有效地将热量传导到散热器表面，进而通过散热器散热片的散热，将热量传递到周围空气中，从而达到散热的效果。
铜的高热导率和热传导性能使得散热器的散热效果更加显著，提高了散热器的散热效率。
除了在散热器中的应用，铜的散热系数也在其它领域得到广泛应用。
在电子器
件中，由于电子器件工作时会产生大量热量，为了保证器件的正常工作，需要利用散热材料将热量散发出去，铜的高散热系数使其成为电子器件散热的理想材料之一。
此外，铜也被广泛应用于热导管、热管等热传导设备中，发挥其优良的散热性能。
总的来说，铜的散热系数高，热导率大，热传导性能好，使其成为散热材料中
的热门选择。
在散热设备的制造和热传导领域，铜的热传导性能发挥着重要的作用，帮助热量迅速传导并散热，保证设备的正常工作。
铜的散热系数的研究和应用，对于提高热传导效率，提高散热设备的散热效果具有重要的意义。
《TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究》篇一TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究一、引言随着现代科技的不断进步，复合材料在各个领域得到了广泛的应用。
TiB2-Diamond/Cu复合材料因其优异的导电性、高硬度以及良好的热稳定性等特点，成为了众多研究者的关注焦点。
本文将详细介绍TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备过程及其性能研究，为相关领域的研究者提供一定的参考。
二、材料制备TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备主要采用粉末冶金法。
具体步骤如下：1. 原料准备：选用高纯度的TiB2粉末、金刚石颗粒以及铜粉作为原料。
2. 混合与压制：将TiB2粉末、金刚石颗粒和铜粉按照一定比例混合均匀，然后放入模具中，在一定的压力下进行压制，形成生坯。
3. 烧结：将生坯放入真空烧结炉中，在一定的温度和压力下进行烧结，使铜粉与TiB2和金刚石颗粒充分结合，形成复合材料。
三、性能研究（一）力学性能1. 硬度：通过维氏硬度计测试TiB2-Diamond/Cu复合材料的硬度，发现其硬度明显高于纯铜，且随着金刚石颗粒含量的增加，硬度逐渐提高。
2. 抗拉强度与抗压强度：通过拉伸试验和压缩试验测试TiB2-Diamond/Cu复合材料的抗拉强度和抗压强度，发现其具有较高的力学性能。
（二）电学性能通过电阻率测试仪测试TiB2-Diamond/Cu复合材料的电导率，发现其电导率随温度变化较小，表现出良好的导电性能。
此外，TiB2的加入有助于提高复合材料的电子传输能力。
（三）热学性能通过热导率测试仪测试TiB2-Diamond/Cu复合材料的热导率，发现其热导率随金刚石颗粒含量的增加而提高，表现出优异的导热性能。
此外，TiB2的加入有助于提高复合材料的热稳定性。
四、结论本文通过粉末冶金法制备了TiB2-Diamond/Cu复合材料，并对其性能进行了详细研究。
结果表明，该复合材料具有较高的硬度、抗拉强度和抗压强度，表现出优异的力学性能。
材料比重杨氏模量维氏硬度热量系数热膨胀系数金刚石 3.52 99 79000 5.0 3.1表 1 金刚石膜的性质Table 1 Properties of chamond film注:*在所有已知物质中占第一,**在所有物质中占第二,***与茵瓦(Invar)合金相当。
性质：又称导热系数，热传导系数（heat transfer coefficient）。
反应物质的热传导能力。
按傅里叶定律，其定义为单位温度梯度（在1m长度内温度降低1K）在单位时间内经单位导热面所传递的热量。
单位为W/(m·K)。
是物质的物性常数。
在绝大多数方面，CVD 金刚石具有与天然金刚石、人工合成金刚石单晶相似的物理、化学性质。
CVD 金刚石由碳元素单一元素组成，里面不含结合剂。
但由于它是由金刚石微晶交互生长形成，因此CVD 金刚石是一种聚晶材料。
与诸多其他通过薄膜技术生长的材料一样，CVD 金刚石是通过晶核交互生长得到的，且随着晶粒的不断长大，金刚石层也不断变厚，逐渐长成柱状组织结构。
CVD 金刚石的化学稳定性好，热导率和耐磨性也非常出色。
根据所采用的合成技术的不同，可以分别制备出具有特殊性能的材料，为科学研究和工业生产提供新技术、新机会。
上表列出了CVD 金刚石与金刚石单晶以及Syndite （元素六PCD 产品）的热学、机械性质，以便比较。
CVD 金刚石的机械性能可以通过设计来满足具体应用的要求。
CVD 金刚石的多数光学性质都与生长合成出材料的等级有关：一部分经过专门加工制成透光材料（可见光范围内），用作激光窗口等元器件；还有一部分材料虽然看起来是不透明的，但是对于特殊光学元件来说，它们在红外区域理论上具有最大的透过率。
金刚石粒径对金刚石/铝复合材料导热性能的影响东方贱人华东理工大学摘要：金刚石/铝复合材料属于金属基复合材料，迎合了当前材料复合化的主流研究方向，其综合了金刚石和铝二者优良的物理性能，也弥补了金刚石成本高加工困难的缺点，不仅满足现代电子封装材料的理想化要求，而且具有大规模生产的可能，迅速成为国内外各研究机构的研究重点，各国学者都立志于优化工艺参数来制备出更高质量、更高热导率的金刚石/铝复合材料。
本课题主要研究金刚石粒径尺寸对金刚石/铝复合材料导热性能的影响，以便于选择最佳规格参数的实验原料，参考前人理论模型以及本次实验数据，探究在相同工艺条件下，金刚石粒径尺寸对Diamond/Al复合材料热导率及热膨胀系数的影响，研究结果表明：（1）相同的工艺条件前提下，金刚石粒径存在一个临界值，当粒径小于该临界值时，材料热导率随粒径尺寸增大而增大；当粒径大于该临界值时，材料的热导率随粒径尺寸增大而减小；（2）金刚石粒径越小，复合材料热膨胀系数越小。
关键词：金刚石金刚石/铝复合材料界面致密度热导率热膨胀系数第一章绪论1.1引言随着现代电子技术的飞速进步，电子工业的发展呈蓬勃之势，各种电子产品充溢于我们的日常生活之中，如智能手机、平板电脑以及液晶电视等，极大地改变了人们的生活方式和生产方式，电子产业已成为我国建设工业化道路的先驱产业。
电子产业的发展离不开安全稳定的电子封装技术作为保障，进入90年代中期以后，西方的一些发达国家一开始把目光从电子产品的研发投向了电子产品的封装技术，以期提高电子整机性能[1]，在全世界范围内，后摩尔时代的到来，掀起了一场电子封装技术研发的狂潮。
然而近几年随着电子元器件向着更高的集成度，更快的运行速度方向发展，微小化、轻便化、多功能化成为主流，然而更快的运行速度更小的芯片规格也代表着芯片高速运行时产生的热量越来越大，因为材料本身导热性能的限制，往往不能做到迅速散热，芯片常常会因为温度过高而无法正常工作，严重影响了其使用寿命和性能，散热问题已成为制约电子信息产业发展的主要难题之一[2]，电子封装领域迫切需要一种高导热材料来破解这一难题，高导热新型电子封装材料的研究迫在眉睫。
不同温度下铜的电阻率、热导率、比热值、热膨胀系数及杨氏模量说明：在工程计算及有限元分析过程中，常常会用的铜的一些材料属性，包括不同温度下铜的电阻率、热导率、比热值、热膨胀系数以及杨氏模量等，本文档总结了RRR=100的铜的各种材料属性，RRR=100的铜在分析过程中可作为高纯铜、紫铜、无氧铜、黄铜的材料属性进行计算分析。
目录1.铜的电阻率 (1)1.1铜在4K-1273K不同温度下的电阻率值 (1)1.2铜在4K-1273K不同温度下的电阻率曲线及拟合关系式 (2)2.铜的热导率 (3)2.1铜在4K-773K不同温度下的热导率值 (3)2.2铜在4K-773K不同温度下的热导率曲线及拟合关系式 (4)3.铜的比热值 (5)3.1铜在4K-1273K不同温度下的比热值 (5)3.2铜在4K-1273K不同温度下的比热值曲线 (5)4.铜的热膨胀系数 (6)4.1铜在4K-1273K不同温度下的膨胀系数及拟合关系式 (6)4.2铜在4K-1273K不同温度下的膨胀系数曲线 (6)5.铜的杨氏模量 (7)5.1铜在4K-593K不同温度下的杨氏模量值 (7)5.2铜在4K-593K不同温度下的杨氏模量值曲线 (7)1.铜的电阻率1.1铜在4K-1273K不同温度下的电阻率值1.2铜在4K-1273K不同温度下的电阻率曲线及拟合关系式2.铜的热导率2.1铜在4K-773K不同温度下的热导率值2.2铜在4K-773K不同温度下的热导率曲线及拟合关系式3.铜的比热值3.1铜在4K-1273K不同温度下的比热值3.2铜在4K-1273K不同温度下的比热值曲线4.铜的热膨胀系数4.1铜在4K-1273K不同温度下的膨胀系数及拟合关系式4.2铜在4K-1273K不同温度下的膨胀系数曲线5.铜的杨氏模量5.1铜在4K-593K不同温度下的杨氏模量值5.2铜在4K-593K不同温度下的热导率值。
金刚石/铝复合材料的国内研究现状中国矿业大学（北京）材料系辛军伟金刚石/铝复合材料的制备方法主要有液态浸渗法和粉末冶金法两大类。
其中，粉末冶金法主要有放电等离子烧结法和高温高压烧结法；液态浸渗法又包括无压浸渗法、气体压力浸渗法、挤压铸造法。
国内关于金刚石和金属的复合材料的研究，有一大部分的研究工作是将金刚石复合材料作为超硬材料和刀具材料来看待，主要精力在于研究金刚石复合材料的硬度、成型工艺、耐磨性等方面，即金刚石和金属复合材料刀具和耐磨用具的制造加工。
对于金刚石/铝复合材料作为新型导热功能材料的研究，国内有北京航空材料研究院、北京科技大学、北京有色金属研究总院、中南大学等单位有相关的科研结果报道。
制备金刚石/铝复合材料仍然存在许多难点,例如铝对金刚石的润湿性不够好，高温下金刚石有石墨化的倾向，铝可能会与金刚石反应等,这些因素均会导致材料的综合性能下降。
因此,调节好铝和金刚石的比例,控制好制备过程中的工艺参数等,在改善金刚石与金属润湿性的同时,减小其界面热阻,对于获得稳定的高性能复合材料有十分重要的影响。
1、冯号,于家康,薛晨等.电子封装用金刚石/铝复合材料的显微组织与热膨胀性能[J],2010,19(4):59-62中南大学冯号等人，用AlSi7合金做金属基体，用化学气相沉积法制备表面镀层，在750℃和6～7Pa的真空镀下微镀钛30min。
通过气相沉积钛和金刚石表面碳反应生成碳化钛镀层。
采用气体压力浸渗法制备出了金刚石/铝复合材料。
但仅就其热膨胀系数进行研究，获得金刚石/铝复合材料的热膨胀系数在7.0×10-6~8.5×10-6之间。
2、陈惠，李尚劼，贾成厂等.金刚石粒径对高温高压法制备金刚石－铜复合材料性能的影响[J].复合材料制备与工艺,503-506北京科技大学陈惠等人，本文采用高温高压法制备了金刚石－铜复合材料，分析了不同金刚石粒径对复合材料的微观组织、致密度和热导率性能的影响规律。
金刚石复合散热材料芯片热沉技术要求《关于金刚石复合散热材料芯片热沉技术要求，我有话说》嘿，大家好啊！今天咱来聊聊这个“金刚石复合散热材料芯片热沉技术要求”。
嘿嘿，听着是不是感觉特别高深莫测啊？别急，听我慢慢道来，让咱用接地气的方式来唠唠这个事儿。
咱都知道，现在这个电子设备啊，那可是越来越厉害了，功能越来越强大，就跟那孙悟空似的，神通广大。
可是呢，这本事越大，“火气”也越大啊，发热问题就成了个头疼的事儿。
这下可好，这金刚石复合散热材料芯片热沉技术就闪亮登场啦！这技术要求啊，就像是给这些发热的小家伙们请了个特别厉害的“降温大师”。
首先呢，你得特别靠谱吧，不能三天打鱼两天晒网，得长时间有效地给芯片降温，不能今儿好用明儿就不行了。
这就跟咱找对象似的，得靠谱，不能关键时刻掉链子啊！然后呢，这个热沉技术还得高效啊！你说芯片都热得不行了，你慢悠悠地给它降温，那能行嘛！这就得跟消防员灭火似的，火速行动，快速把温度给降下来。
不然，等你慢慢腾腾的，这芯片都要热“发火”啦！再说说这个材料，金刚石复合啊，听着就很牛掰。
这就好像给芯片穿上了一件超级厉害的“降温铠甲”，又结实又有用。
就像咱冬天穿厚棉袄一样，能把那冷给挡住，这金刚石复合散热材料就能把热给挡在外面，保护好我们的芯片。
而且啊，这个技术要求还得考虑成本呢！不能说效果好得不得了，但是贵得吓人，那也不行啊。
咱得找个平衡点，就跟咱买东西似的，既要质量好，又不能贵得离谱。
想象一下，如果没有这个厉害的金刚石复合散热材料芯片热沉技术，那我们的手机啊、电脑啊得热成啥样，说不定玩着玩着就“发烧”罢工了呢！那多耽误事儿啊！所以啊，咱得好好感谢这些研究和开发这个技术的人，是他们让我们能愉快地使用这些电子设备，不用担心它们被热坏啦！总之呢，这金刚石复合散热材料芯片热沉技术要求是相当重要滴，它关乎着我们使用电子设备的体验。
金刚石铜复合材料作为散热材料的热导率与膨胀的研究摘要：在金刚石表面涂上含有少量碳化物元素（包括B,Cr,Ti,Si）的铜溅射物制备金刚石/铜复合材料的金属粉末，碳化物形成元素影响金刚石复合材料的微观结构和热导率。
研究发现Cu-0.5B覆盖在金刚石上形成的复合材料有相当高的硬度并且他的热导率达到300W/(m.K)。
0.5％的B的加入量能提高界面的融合并且减少金刚石与铜的热界面，而1％Cr的加入使界面层脱离金刚石表面。
Cu-0.5B覆盖在金刚石表面形成的复合材料的实际界面导热系数远高于Cu-1Cr组成的复合材料，说明材料界面的内在导热系数是影响金刚石复合材料热导率的重要因素。
关键词：金刚石/铜复合材料碳化物形成元素热导率热边界热阻界面层1简介热考虑在电子包装设计中变得急切重要因为装置不停增长的功率产生越来越多的热量，因此热沉材料需要有效的热导率和相互匹配的热膨胀系数。
金刚石复合材料有希望满足这些要求，ib类型合成金刚石的热导率估计在1 500−2 000 W/(m·K)，铜是最重要的导热和电子应用材料之一。
它能达到400 W/(m·K)的优秀的热导率和16.32×10−6 K−1的热膨胀系数。
金刚石加固铜合基被认为有助于满足日益增长的热导需求。
美国的丁伟迪报告说通过烧结金刚石和铜已经能达到600 W/(m·K)的热导率。
但是通过粉末冶金制作的复合材料被证明是界面粘合变差因为纯的流动的铜不沾金刚石。
因为界面胶合不好以及在表面的不协调的热导率界面热阻变成一个难题。
实验数据表明界面缝隙降低了复合材料的热导效果在镍-钠硼硅酸盐体系中。
在这个工作中，铜基复合材料用引发等离子烧结的方法制备在金刚石表明缓慢的磁溅射以前。
碳化物包含Cr, B, Si, Ti是用来助于提高金刚石/铜复合材料的粘合和热导，界面层对热导率的贡献正在讨论中。
2实验金刚石颗粒表面覆盖铜合金通过磁溅射。
为了详细的提高粘合和热边界热阻，四种碳化合物合金加入到铜里面。
复合材料分别是Cu-4%Ti，Cu-3%Si，Cu-1%Cr和Cu-0.5%B。
商业上可获得的38−44，124−150，178−200um金刚石被应用。
大量的金刚石在复合材料中可为60% 到80%。
在磁溅射中，金刚石放在一个搅动的碟中。
通过控制振动的的频率和振幅，统一的膜剂被喷溅到粒子的各个面上，环境是电流1A，电压200V,压强1.0×10−2 Pa，喷溅21分钟。
最后，喷溅过的粒子在封闭的H2气中还原5小时。
预先处理的粉末和指定的大量铜粉混合，然后加热到1 000 ℃并且在等离子烧结5分钟为碳化物的形成提供足够时间。
根据阿基米德原理，容积密度是可测的。
溅射面的厚度可以用X光衍射分析和重力测量方法测得。
复合材料的热导率可由激光闪光方法得到，热扩散系数可用德国的LFA427激光装置测到。
复合材料的断裂面可有日立公司的S−3500N装置通过电子扫描显微镜测量。
能量分析光谱也用于分析复合材料。
3结果和讨论3.1湿度特征由于金刚石表面的限制，高纯度的石墨薄片被用来测量Cu-X碳合物的湿度信息。
金刚石和石墨的化学特征是相近的，并且Cu-X化合物和石墨的湿度分析可由推断的方法得到。
根据表1，在铜里面加入铬硼化合物后石墨和铜的接触角度减少，在54˚ -1100 ℃，2.0×10−2 Pa下加入1%Cr会明显减少。
通过观察界面发现，Cu-1Cr化合物时的接触强度明显高于Cu-0.5B化合物，因为表面强烈的碳化反应。
表1 Cu-X合金和石墨在1100℃时的接触角度合金纯Cu Cu-1Cr Cu-0.5B Cu-3Siθ/(˚) 154 54 70 1503.2溅射层的厚度通过X射线对细小薄膜的分析，Cu-1Cr ，Cu-0.5B，Cu-3Si在金刚石颗粒的厚度层分别是1.85,1.90,1.79毫米。
小角度的衍射有助于减少测试错误。
此外称重法被用来预估厚度通过精确比较大量金刚石粉末磁溅射前后的不同。
界面层的厚度被计算出来假设每个金刚石颗粒的尺寸都在2.42, 2.12 和2.31 µm。
由于界面层太薄以及一些颗粒在溅射中丢失，计算的结果比X衍射的结果高。
3.3复合材料的微观结构CuCr-diamond，CuB- diamond，CuTi-diamond，CuSi-diamond复合材料的相关密度分别是98.9%，99.3%，96.7%，97.1%。
金刚石的形态展示在图1中。
原始的金刚石表面和溅射过的金刚石表面都是光滑的。
EDS的区域映射上表面溅射显示界面层上主要是铜。
由于少量添加剂和特殊手段，硼，铬基不会被检测到。
烧结过后一些倒金字塔形的凹槽会从覆盖着Cu-0.5B的金刚石复合材料中释放出来出现在{100}表面，可以从图1（c）和（d）中看到。
他可以解释为金刚石{100} 和{111}位面的不同粘合。
在单个金刚石模型中，{100}面的原子是大量原子粘合的两倍，{111}面的粘合能力是3倍。
两个一起比三个一起明显容易断裂当烧结时铜合金溶液覆盖到金刚石表面时。
{100}表面原子保护{111}面防止它在连续破坏两面并且移动是被溶解。
{100}的表面原子解散一层层的坑出来。
它同时表明金刚石表面的不同反应。
{100}面在碳化合物表面的构造中更容易溶解和参与。
图2中更多表面结对阐明Cu-X-沾附金刚石复合材料的表面结构很有用。
图2显示复合材料的组成是纯金刚石和铜。
在金刚石-铜复合材料中明显观测到裂缝和机械粘合。
从表2（c）（d）中看到加入少量的硼元素表面粘合得到明显的提高，金刚石也紧紧的被基质包围。
没有任何明显的宏观裂缝和缺点出现在表面。
在图2（f）中，铜硅涂层覆盖的金刚石复合材料出现裂缝说明加入硅不能提高表面粘合。
在表2（g）中，铜被观察到渗透到金刚石颗粒之间的缝隙中并且凝结很好。
但是在图2（h）中放电等离子烧结过后大量气泡从金刚石表面溢出。
它可能是因为碳原子和金刚石表面吸附的气体反应在溅射之前或者在烧结时。
此外Cu-1%Cr金属涂层与金刚石热膨胀系数的不同使相应的区域释放应力使粘合变弱并有气泡形成。
3.4复合材料的热导系数金刚石复合材料的热导系数包括金刚石碳化合物的界面阻。
碳化合物的界面阻碳材料表面的界面阻。
金刚石碳化合物表面的热传导在下面详细的讨论。
把热阻和颗粒尺寸考虑进去后，复合材料有效的热传导可以由公式1表示K eff, K m, K p分别是复合材料有效热阻，金属模板，和尺寸。
Φp是加强量，a是加强量直径，hc是边界传导。
碳化合物自身的热性能列在表格2中。
根据公式1，不同碳化合物界面的复合材料可以在理论上预测出来，如在图3中显示的颗粒尺寸是200µm金刚石分数是80%。
可以发现金刚石复合材料的热传导随着界面层的固有热传导而升高如果能得到完美的界面热传导。
因为过渡层的热导率非常低，仅仅提高固有物的导热率来热传导是不可能的。
除非过渡层的热导率过渡一定的价值，复合材料的热导率才能提高。
因此讨论碳化物层对界面热导率的作用是很有意义的。
图4显示测量的金刚石复合材料的热导率远低于理论值。
假设金刚石和铜的热导率分别是1500和400 W/(m·K)，金刚石的热导率依赖于尺寸。
界面传导用公式1计算，在金刚石-纯铜复合材料中界面传导低于1.07×106 W/(m2·K)。
但是铬和硼是金刚石/铜复合材料良好的参与材料，加入后界面热传导分别增长到3.92×106和7.27×106W/(m2·K)。
这归功于在两个基底之间形成的取代和热溶解质在烧结的温度下。
碳化合物的形成反应不会在Cu-3Si-diamond的烧结温度中发生。
微小的断裂依然存在并且使金刚石复合材料的热导率显著下降。
依据有效的媒介理论，我们可以推断在金刚石/铜复合材料中铜在热传导中扮演了决定性的角色。
巨大的界面影响就像热传导中的缝隙和缺陷。
尽管加入0.5%B和1%Cr能减少界面缺陷到一定程度，巨大的界面接触依然存在并影响了预期的传热性能。
媒介反应层的厚度应当适当控制，因为热膨胀系数的不匹配以及内应力在如此拥挤的碳化层释放会导致降低粘合性能和热传导率如果金刚石被碳化合物层完全覆盖。
最佳参数应该是提供一个增长比例的反应层来维持一个小的热边界阻在金刚石复合材料的表面。
GUI 和al证明100 nm厚的Cr3C2能使热导率达到640 W/(m·K)。
因此需要关心的问题是优化题材和碳化物反应层来达到最好的架构，在这个体系中金刚石担任主要的热传导道路而铜起到连接金刚石颗粒的作用。
4结论1）金刚石/铜复合材料应通过放电等离子烧结得到，在四铜合金溅射金刚石以前2）Cu-0.5B-覆盖金刚石有一个99.3%的最高相关密度并且热导率达到300 W/(m·K).3）含有硼铬的碳化合物影响金刚石/铜复合材料的微观结构和热导率。
在金刚石{100}面0.5%B的打底能使它更容易溶解和参与界面碳化物反应从而显著提高了金刚石和基底的粘合和热传导。
加入1%Cr能使烧结的金刚石表面产生大量的气泡。
表面缝隙限制界面粘合和热传导。
4）界面层的热导率归因于复合材料和几乎相同的复合材料的不同热导率。
固有热导率越大理论预估值越大。
