金刚石增强石墨膜/铝复合材料构型设计及其导热性能

来源：复合材料学报杂志2024年第8期北京时间：

作者：张清云, 黄焌晨, 杨兵, 吕峥, 欧云, 唐思文, 宋典, 刘骞,

摘要：针对石墨膜/铝复合材料纵向导热能力不足的缺点，本文采用高导热金刚石穿透铝层，连接上下两层石墨膜，成功在石墨膜/铝复合材料内部构建了导热通道，为复合材料提供纵向导热路径，从而有效提高复合材料纵向热传导效率。为了改善金刚石与铝基的界面结合，使用物理气相沉积(PVD)技术对金刚石表面进行镀钨处理，随后采用快速热压烧结法(FHP)制备金刚石增强石墨膜/铝复合材料。研究了界面结合质量和金刚石体积分数对复合材料热导率性能的影响。研究表明：当镀钨金刚石体积分数为10vol%，复合材料面内热导率达到峰值658 W/(m·K)，相较于未镀金刚石增强复合材料提升了7%。当镀钨金刚石体积分数超过10vol%时，复合材料面内热导率呈现下降趋势。对于镀钨金刚石高体积分数(30vol%)的复合材料而言，其面内热导率降低至535 W/(m·K)。然而，随着金刚石体积分数的增加，复合材料内部导热通道数量增加，纵向热导率达到最高值177 W/(m·K)，相较于未镀金刚石增强复合材料提升了34%。结果表明通过在石墨膜/铝之间引入金刚石导热通道，可有效提高复合材料的纵向导热能力。

关键词：铝复合材料, 石墨膜, 金刚石, 导热通道, 界面改性, 快速热压烧结, 热导率,