中國(guó)粉體網(wǎng)訊 2025年5月28日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的“2025第二屆高導(dǎo)熱材料與應(yīng)用技術(shù)大會(huì)暨導(dǎo)熱填料技術(shù)研討會(huì)”在江蘇蘇州合景萬(wàn)怡酒店成功舉辦！大會(huì)期間，中國(guó)粉體網(wǎng)邀請(qǐng)到多位業(yè)內(nèi)專家學(xué)者做客“對(duì)話”欄目，就各類前沿導(dǎo)熱材料的應(yīng)用進(jìn)展以及技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了訪談交流。本期為您分享的是中國(guó)粉體網(wǎng)對(duì)中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所林正得研究員的專訪。
中國(guó)粉體網(wǎng)：林研究員，請(qǐng)問(wèn)碳基熱管理材料主要有哪些？
林正得研究員：碳基熱管理材料在這幾十年發(fā)展得非常好。例如大家比較熟悉的導(dǎo)熱膜，現(xiàn)在在手機(jī)、筆記本這些輕薄型的便攜式裝置中非常常見(jiàn)。還有最近幾年興起的新型熱界面材料，像傳統(tǒng)的導(dǎo)熱墊片熱導(dǎo)率也就在10W/（m·K）左右，而隨著AI等大算力芯片的發(fā)展，這類傳統(tǒng)的熱界面材料顯然不再適用。現(xiàn)在通過(guò)對(duì)碳纖維或石墨紙進(jìn)行定向排列，熱導(dǎo)率可以做到100W/（m·K）以上，這便能夠替代原來(lái)采用陶瓷填料的導(dǎo)熱墊片。
需要注意的是，“碳”這個(gè)東西它是導(dǎo)電的。所以在某些場(chǎng)景中，這是用戶會(huì)比較關(guān)心的地方，因?yàn)閷?dǎo)電的話，如果材料力學(xué)強(qiáng)度不夠，在使用過(guò)程中會(huì)掉出一些碳渣或碎片，那就有造成短路的隱患。
中國(guó)粉體網(wǎng)：從實(shí)驗(yàn)室成果到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，石墨烯熱界面材料面臨哪些關(guān)鍵挑戰(zhàn)？
林正得研究員：其實(shí)任何的技術(shù)的開(kāi)發(fā)，都是為了實(shí)用化，需要滿足具體的場(chǎng)景需求，或者是客戶的指標(biāo)要求。我在和同行交流的時(shí)候也經(jīng)常會(huì)聊到，對(duì)于一款產(chǎn)品，客戶可能主要關(guān)心2到3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，但是可能還有10個(gè)隱形指標(biāo)他沒(méi)有講出來(lái)，也就是說(shuō)很多產(chǎn)品表面上是符合指標(biāo)要求的，但客戶拿到手里可能會(huì)發(fā)現(xiàn)和他想要的完全不一樣。
所以說(shuō)，碳基材料有它自己的特點(diǎn)，首先它的優(yōu)點(diǎn)就是熱導(dǎo)率很高，同時(shí)又存在掉渣掉粉的問(wèn)題，這一塊就是看客戶的具體應(yīng)用工況。比如說(shuō)在某些車載場(chǎng)景中，所在環(huán)境的震動(dòng)是非常劇烈的，那客戶可能會(huì)對(duì)這方面更加地在意。那如果所在環(huán)境是靜止的，或者溫升溫降在一個(gè)較小范圍內(nèi)的話，可能就對(duì)力學(xué)性能的要求低一些，總之這方面需要考慮客戶的具體使用工況。
還有一點(diǎn)就是客戶他永遠(yuǎn)都會(huì)有一個(gè)更高的要求，怎么樣去更好地把碳材料的優(yōu)點(diǎn)給發(fā)揮出來(lái)，然后避免它的短板是我們需要做的。因?yàn)榫筒牧蟻?lái)講，很多情況就是伴隨著它優(yōu)點(diǎn)越明顯，它的缺點(diǎn)常常也是更明顯的。
中國(guó)粉體網(wǎng)：金剛石/銅復(fù)合材料的技術(shù)難點(diǎn)有哪些？
林正得研究員：其實(shí)金剛石銅復(fù)合材料的歷史是非常長(zhǎng)的，很久之前就被做出來(lái)了，可是金剛石銅存在兩個(gè)大問(wèn)題。第一個(gè)就是金剛石這種碳材料，它對(duì)金屬是不浸潤(rùn)的，親和力相容性比較差，這樣其實(shí)會(huì)影響到一個(gè)可靠性的問(wèn)題。你可以想想，這兩個(gè)界面本來(lái)就是勉強(qiáng)搭在一起的，當(dāng)你東西做出來(lái)了以后，在長(zhǎng)期的高低溫變化的使用環(huán)境中，或者被機(jī)械的彎折一下，界面很容易脫開(kāi)。但是，在整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，目前這個(gè)問(wèn)題已通過(guò)金剛石表面涂層技術(shù)基本上得到了解決。
而第二個(gè)問(wèn)題更麻煩，也就是金剛石銅的加工。加工銅完全不是問(wèn)題，可是加工金剛石是一個(gè)非常費(fèi)勁的事。金剛石銅本身的加工成本以及加工難度導(dǎo)致的良率低使得金剛石銅的生產(chǎn)成本始終難以降下來(lái)。我的思路是客戶給我這個(gè)圖紙的時(shí)候，我要精確地知道金剛石顆粒在哪個(gè)位置，不要讓它亂跑，那我能夠保證在切割走刀過(guò)程中都不碰到任何一顆金剛石，因?yàn)槟愕牡吨灰龅饺魏我粋�(gè)金剛石，它的損耗就會(huì)是切銅的幾十倍。
中國(guó)粉體網(wǎng)：未來(lái)在人工智能、無(wú)人機(jī)或柔性電子等領(lǐng)域，您認(rèn)為碳基熱管理材料可能帶來(lái)哪些顛覆性變革？
林正得研究員：其實(shí)是這樣的，我理解是這些場(chǎng)景本身就是顛覆性的，重點(diǎn)是我們這些材料怎么去匹配這個(gè)顛覆性。就好比說(shuō)一艘航母要做成核動(dòng)力的，那就需要很多新的技術(shù)來(lái)配套這個(gè)核動(dòng)力。導(dǎo)熱散熱材料也是一樣的，它有的是碳基，有的不是碳基。例如AI算力芯片的熱管理，現(xiàn)在很多是做浸沒(méi)式的，那它的散熱介質(zhì)就不是空氣，而是流體，這個(gè)流體有可能是氟化液，有可能是白油。有些材料，比如說(shuō)像硅膠類東西，它在白油里面會(huì)有潛在問(wèn)題的，硅膠會(huì)吸油，吸油它就會(huì)膨脹，膨脹就造成內(nèi)應(yīng)力，所以又需要去克服硅膠墊片對(duì)這個(gè)白油的兼容問(wèn)題。
對(duì)無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)的話，原來(lái)的氧化鋁的墊片密度太重，你用的越多，那你整個(gè)結(jié)構(gòu)就越重，所以說(shuō)他們現(xiàn)在有輕量化的要求。總之現(xiàn)在的情況是，隨著這些顛覆性場(chǎng)景的發(fā)展，我們也需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的技術(shù)去滿足客戶除了常規(guī)品熱導(dǎo)率、熱阻以外的要求。
中國(guó)粉體網(wǎng)：能否將您近期取得的研究成果與大家分享一下。
林正得研究員：我們團(tuán)隊(duì)主要還是根據(jù)剛剛聊到的顛覆性場(chǎng)景的需求去開(kāi)發(fā)良好兼容性、超輕量化的導(dǎo)熱散熱材料。例如針對(duì)算力芯片，原來(lái)是用銅作蓋板，現(xiàn)在他們對(duì)蓋板的要求更高了，像我們做的金剛石銅，它的熱導(dǎo)率可以達(dá)到800、900W/（m·K），比原來(lái)的銅高出一倍，而且其他的隱性指標(biāo)也能滿足蓋板的需求。我們就是跟著整個(gè)行業(yè)一起去前進(jìn)，一起去成長(zhǎng)。
（中國(guó)粉體網(wǎng)/山川）
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