導(dǎo)熱型金剛石：兩大核心應(yīng)用形式解析

隨著科技的飛速發(fā)展，金剛石憑借其卓越的聲、光、電、熱等性能，被譽(yù)為“超級(jí)材料”，在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。作為自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，金剛石不僅擁有寬禁帶寬度和寬透光范圍，還對(duì)大多數(shù)物質(zhì)表現(xiàn)出化學(xué)惰性，因而能夠在高溫、高壓、高頻率等極端環(huán)境下穩(wěn)定工作。

在熱學(xué)性能方面，金剛石更是獨(dú)樹(shù)一幟，其熱導(dǎo)率在自然界中首屈一指。常溫下，金剛石的熱導(dǎo)率高達(dá)2000~2200W/m·K，分別是碳化硅（SiC）的4倍、硅（Si）的13倍、砷化鎵（GaAs）的43倍，以及銅和銀的4~5倍。在現(xiàn)代大功率電子和光電器件（如5G應(yīng)用、高速運(yùn)算或高功率半導(dǎo)體芯片）中，極小面積內(nèi)產(chǎn)生的大量熱量對(duì)散熱提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為快速解決冷卻問(wèn)題，需要采用高導(dǎo)熱材料制成的散熱片或散熱涂層，布置在發(fā)熱端（如散熱器、風(fēng)扇、熱沉等）。金剛石憑借其極高熱導(dǎo)率、極低熱膨脹系數(shù)以及室溫下的絕緣性能，成為熱管理領(lǐng)域的理想選擇。

金剛石在熱管理應(yīng)用中，主要有兩種形式：一是金剛石薄膜，二是將金剛石作為導(dǎo)熱填料使用。目前，導(dǎo)熱金剛石填料主要應(yīng)用于金屬基金剛石復(fù)合材料和導(dǎo)熱界面材料兩大方向。

金屬基金剛石復(fù)合材料

金剛石作為增強(qiáng)相，其極高的熱導(dǎo)率（室溫下可達(dá)600～2200 W/m·K）使得金屬基金剛石復(fù)合材料在導(dǎo)熱性能上表現(xiàn)卓越。例如，當(dāng)金剛石在金剛石/銅復(fù)合材料中的體積分?jǐn)?shù)為35%時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)可高達(dá)602 W/m·K。這種高導(dǎo)熱率使得該材料非常適合用于需要高效散熱的場(chǎng)合，如電子封裝和高功率電子器件。此外，金剛石的低熱膨脹系數(shù)（約2.3×10^-6K^-1）與金屬基體（如銅、鋁）結(jié)合后，能有效降低復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，減少材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化，從而提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

金剛石導(dǎo)熱凝膠

與其他導(dǎo)熱凝膠類(lèi)似，金剛石導(dǎo)熱凝膠的性能優(yōu)劣在很大程度上取決于制備工藝的成熟度和精細(xì)度。填料的粒徑、填充體積分?jǐn)?shù)以及改性工藝等因素，都對(duì)凝膠的整體導(dǎo)熱性能產(chǎn)生重要影響。

粒徑控制：金剛石顆粒的粒徑不能過(guò)小（小于10微米），否則難以形成有效的導(dǎo)熱鏈。

填充體積分?jǐn)?shù)：填充體積分?jǐn)?shù)需適中，過(guò)小則接觸面積不足，難以形成有效導(dǎo)熱鏈；過(guò)大則凝膠無(wú)法充分浸潤(rùn)金剛石顆粒表面，造成空隙，影響熱導(dǎo)率。

改性處理：改性是金剛石導(dǎo)熱凝膠填料的必要步驟，否則表面活性高的粒子容易團(tuán)聚，難以在有機(jī)高分子樹(shù)脂中均勻分散，導(dǎo)致凝膠性能下降。

盡管金剛石具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，但其單獨(dú)使用成本較高，且現(xiàn)階段大多數(shù)關(guān)于金剛石導(dǎo)熱的應(yīng)用研究尚未充分發(fā)揮其高導(dǎo)熱特性，存在填充量低、導(dǎo)熱不足等問(wèn)題。為此，金戈新材憑借深厚的技術(shù)積累和創(chuàng)新能力，開(kāi)發(fā)了金剛石復(fù)配導(dǎo)熱粉體。該產(chǎn)品不僅顯著提升了導(dǎo)熱性能，還降低了成本，為10W/(m·K)以上高導(dǎo)熱界面材料的制備提供了理想選擇。例如，GD-S14V0導(dǎo)熱劑，可用作14~15W/(m·K)導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱墊片的導(dǎo)熱填料，有效解決了傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料在性能與成本之間的矛盾。此外，金戈新材還可根據(jù)客戶(hù)需求，提供專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新的導(dǎo)熱解決方案，助力客戶(hù)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。如有需求，歡迎點(diǎn)擊左下方申請(qǐng)?jiān)嚇?，或致?757-87572711與我們聯(lián)系。