最近，Materials Today Physics（今日材料物理學）期刊在線定稿發表了來自中南大學的最新研究成果，科研團隊通過多級界面層設計開發了導熱能力、熱膨脹匹配和熱穩定性全面提升的金剛石/Cu復合材料。

論文地址：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2025.101818

金剛石/Cu復合材料制備渲染示意圖

高性能計算芯片的多功能集成和微型化的發展加劇了封裝材料的熱管理挑戰。銅（Cu）作為一種低廉且高可加工性的金屬，是導電和導熱應用的主力材料。近年來，隨著合成金剛石技術高速發展使其成本下降，高達2200W?m熱導率卓越特性的金剛石導熱應用自然進入業內視野。金剛石/Cu復合材料也備受關注。在之前一些相關研究中，通過引入界面過渡層可以耦合厚度控制來獲得優異的熱性能，但金剛石/Cu復合材料的熱膨脹系數（CTE）仍然遠未達到先進的電子封裝標準，并且在實際應用中導熱能力的衰減仍然是限制其工程應用的主要障礙。

科研團隊在本次研究中，通過磁控濺射和氣體壓力輔助浸滲（GPI）技術，成功地在金剛石/Cu復合材料中引入了由WC層和W-ZrC固溶體（WC-(Zr,W)C）組成的連續多層界面層。最終獲得高性能復合材料，熱導率743W/m·K，323K（約50℃）下熱膨脹系數4.5×10^?6K^?1，大氣環境循環百次后熱擴散系數僅下降20.7%。這項工作不僅解決了金剛石/Cu復合材料的工程應用挑戰，深入理解了增強機制，還為熱管理復合材料中的界面層設計提供了新的視角。

編譯 YUXI