金刚石在线讯 近日,工业和信息化部发布《建材工业鼓励推广应用的技术和产品目录(2025年本)》。
新版目录共包含67项技术和产品。其中,列入“高端化”的技术和产品共32项,包括高导热金刚石金属复合材料等;“智能化”技术和产品共15项,包括水泥工厂智能制造系统解决方案、水泥全自动化验室等;“绿色化”技术和产品共20项,包括大型生料终粉磨辊压机系统、第四代中置辊破篦冷机等。
随着5G通信、人工智能、新能源电动汽车及航空航天技术的迅猛发展,芯片级和模块级电子设备向着微型化、多功能化、高功率密度方向发展,极大地增加了电子设备的热量积累,使元器件的热流密度持续攀升,散热问题成为制约电子技术进步的瓶颈。
金刚石具有自然材料中最高的热导率,可以达到600-2000W/(m•K),同时热膨胀系数和密度也仅有1.0×10-6/K和3.52g/cm3,因此将其作为增强相与高导热金属复合,理论上在保证具有理想热膨胀系数和密度的情况下,可以获得更为优异的热导率性能,因此成为新一代电子封装材料的研究重点。而随着近年来人造金刚石制备技术的不断发展成熟,单晶金刚石颗粒的价格出现大幅度降低,这更进一步提升了金刚石金属复合材料的研究热度。
金刚石金属复合材料主要有金刚石/铜、金刚石/铝复合材料等。
金刚石/铜:铜基体本身具有优良的热传导性能,在电子器件的热沉材料领域有着巨大的应用市场,能够有效驱散热量,使设备维持低温运行状态,确保电子元件稳定工作。
金刚石/铜,图源:宁波赛墨科技有限公司
金刚石/铝:通过合适的制备工艺,金刚石颗粒与铝基体之间可以实现良好界面结合,从而提高复合材料的整体性能,同时铝的密度较低,有利于减轻整体结构的重量。
金刚石/铝,图源:安徽尚欣晶工新材料科技有限公司
应用领域
电子领域:金刚石金属复合材料凭借其超高的热导率,成为了解决芯片散热问题的“救星”。以金刚石/铜复合材料为例,它被广泛应用于大功率芯片的散热热沉。当芯片工作产生热量时,金刚石/铜复合材料能够迅速将热量传导出去,就像给芯片安装了一个高效的“散热风扇”,确保芯片在适宜的温度下稳定运行。在5G通信基站的射频芯片封装中,金刚石金属复合材料的应用能够确保芯片在高功率发射信号时的稳定性,提升信号传输质量,为5G通信的高速稳定运行提供了有力保障。
航空航天:航空航天领域对材料的性能要求极高,需要材料既具有轻质高强的特性,又能在极端环境下保持稳定。金刚石金属复合材料恰恰满足了这些严苛的要求。在飞行器的结构件制造中,金刚石金属复合材料可以减轻结构件的重量,同时提高其强度和刚度。
汽车领域:金刚石金属复合材料在电池热管理系统和电机散热部件中的应用,可以有效提高电池的充放电效率和使用寿命,提升电机的性能和可靠性,为新能源汽车的发展提供有力支持。
国防领域:金刚石金属复合材料可用于制造雷达天线罩、导弹和卫星的热管理组件等,其高硬度和良好的电磁屏蔽性能,能够有效保护这些关键设备免受外界干扰和破坏,提高国防装备的作战性能。
随着技术创新的不断推进、政策支持的持续加强以及市场需求的日益增长,未来,金刚石金属复合材料将在更多领域得到深入应用,为全球科技进步和产业升级注入强大动力。
参考来源:
工信部
王西涛等:金刚石颗粒增强金属基高导热复合材料的研究进展
(金刚石在线编辑整理/石语)
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