金剛石在導熱散熱領域的重要地位——為退燒而生

叮咚~，頭條新聞又來啦，“華為”、“5G時代”在這幾個月大家一定不陌生，幾乎覆蓋了每天的頭條，成為人們茶余飯后的談資，深入民心。

從1G演變的5G，可不是爬樓梯一樣連續提升，而是質的飛躍。“G = generation”，換句話說，1G時代，我們僅僅能傳輸電子信號，只能打電話；2G可以QQ、短信與好友相互問候；3G刷微博，朋友圈；4G拉近了人與人的距離，讓地球成為地球村，讓你與遠在千里的他面與面交流。從1G到4G，信號越來越好，安全系數提高，網速成為我們追求指標。那么5G究竟有什么不同？5G下載速率理論值將達到每秒10GB，將是當前4G上網速率的10倍，只需1秒，電影下載結束。

5G時代呼嘯而來，必然涉及到關鍵器件的更新換代，小到從核心芯片向射頻器件，大到基站端向應用端，全部需要更新換代。隨著人們對電子產品輕薄化和性能高效化需求越來越高，半導體元器件功率密度不斷提高，熱通量也會越來越大，有些甚至高達數十千瓦/平方厘米，是太陽表面的5倍，如何給材料散熱降溫成為首要難題。

目前，比較熱門的散熱方案主要有石墨片、石墨烯、導熱界面材料（TIM）、熱管（HP）和均熱板（VC）以及半固態壓鑄件。而天然石墨散熱膜產品較厚，且熱導率不高，難以滿足未來高功率、高集成密度器件的散熱需求，同時也不符合人們對超輕薄、長續航等高性能要求。因此，尋找超熱導新材料具有及其重要的意義。這就要求這類材料具有極低的熱膨脹率，超高熱導率，以及輕薄。金剛石、石墨烯等碳材料剛好滿足要求，他們具有很高的導熱系數，其復合材料是一類極具應用潛力的導熱散熱材料，目前已經成為人們關注焦點。

金剛石作為上述材料的代表，是自然界中熱導率最高的物質，常溫下熱導率(Type Ⅱ Diamond)可達2000 W/(mK)，熱膨脹系數約(0.86±0.1)*10-5/K，且室溫下絕緣。另外，金剛石還具有優異的力學、聲學、光學、電學和化學性質，使其在高功率光電器件散熱問題上具有明顯優勢，這也表明了金剛石在散熱領域具有巨大的應用潛力。

金剛石是立方晶體，由碳原子通過共價鍵結合形成。金剛石的許多極致屬性都是形成剛性結構的sp3共價鍵強度和少量碳原子作用下的直接結果。金屬通過自由電子傳導熱量，其高熱傳導性與高導電性相關聯，相比之下，金剛石中的熱量傳導僅由晶格振動（即聲子）完成。金剛石原子之間極強的共價鍵使剛性晶格具有高振動頻率，因此其德拜特征溫度高達2,220 K。由于大部分應用遠低于德拜溫度，聲子散射較小，因此以聲子為媒介的熱傳導阻力極小。但任何晶格缺陷都會產生聲子散射，從而降低熱傳導性，這是所有晶體材料的固有特征。金剛石中的缺陷通常包括較重的13C同位素、氮雜質和空位等點缺陷，堆垛層錯和位錯等擴展缺陷以及晶界等2D缺陷。

對于半導體而言，發熱仍然是一個正常且無法回避的問題，那么熱管理技術有哪些最新趨勢？如何協調各種材料、工藝的設計應用？

砂布絲輪,花蝶頁輪,加厚千頁輪,帶柄頁輪,碳化硅千頁輪,棕剛玉千頁輪

2019年11月27日，Carbontech 2019 Workshop系列活動將邀請代表性企業及專家團隊，與您相約上海，共同探討先進碳材料在導熱散熱領域的機遇和發展之路。

金剛石和碳基薄膜材料在高端制造加工應用分論壇

金剛石（薄膜）功能材料合成新工藝、新思路

2.大腔體靜高壓技術的發展與相關問題研究

砂布絲輪,花蝶頁輪,加厚千頁輪,帶柄頁輪,碳化硅千頁輪,棕剛玉千頁輪

1.天然、單晶、多晶、聚晶金剛石刀具的開發及應用

2.金剛石線鋸的開發及在光伏、寶石加工、磁性材料，精密陶瓷領域的應用

3金剛石磨粒、磨具及研磨液在精密磨削、研磨、拋光中的應用

4金剛石刀具在軸承、汽車零部件、復合材料加工領域的應用

5金剛石涂層在拉絲模、刀具、紅外窗口中的應用

6金剛石工具（刀具、磨具等）在3C產品中的應用

3.金剛石和SiC襯底散熱技術在GaN的中的應用

砂布絲輪,花蝶頁輪,加厚千頁輪,帶柄頁輪,碳化硅千頁輪,棕剛玉千頁輪

4.金剛石量子傳感技術

5.金剛石襯底研究

6.納米金剛石的摻雜及其光電性能研究

7.透過納米晶金剛石薄膜提升碳納米管之電子場發射特性

8.金剛石在電子封裝和相變儲熱領域的研究進展

13.納米金剛石的改性及其在催化反應中的應用研究

1.高溫高壓合成超硬材料現狀解讀

2.納米金剛石在腫瘤藥物中的應用

3.納米金剛石在基因傳輸和治療中的應用

砂布絲輪,花蝶頁輪,加厚千頁輪,帶柄頁輪,碳化硅千頁輪,棕剛玉千頁輪

4.納米金剛石生物探針的開發及應用

5.人造（類）金剛石手術刀具等醫療器械中的開發及應用

6.類金剛石在生物醫學（心血管支架、心臟瓣膜等）上的應用