金刚石/液态金属热界面材料，散热效率翻倍！

随着高功率电子设备和高度集成的半导体芯片的快速发展，电子元件的功率密度急剧上升，由此产生的热管理挑战对电子设备的正常运行产生了重大影响，甚至可能缩短其使用寿命。为了解决这些散热问题，高性能的导热界面材料（TIMs）在热管理中至关重要。传统的TIMs通常由填充有高导热性微粒的聚合物基体组成。

然而，聚合物基体的固有热导率非常低，从而限制了在高热通量应用中的效果。因此，研发高性能TIMs已成为当务之急。相较于传统的基于聚合物的TIMs（<0.2W/mK），镓基液态金属（15-39W/mK）展现出了更为优越的热传导性能，因而被视为下一代TIMs的理想候选材料。然而，液态金属在实际封装过程中存在泄漏隐患，为电子设备表面的应用带来了诸多难题。

近日，中国科学院宁波材料所林正得、薛晨团队联合浙江工业大学胡晓君团队，通过机械混合EGaInSn与表面金属化的金刚石微粒（涂有Cr/Cu双层）制备了液态金属复合材料。具体而言，团队先在金刚石微粒表面涂覆一层薄薄的铬层，随后通过磁控溅射结合流化床技术，在其外部包覆一层铜，从而制得表面金属化的金刚石颗粒（SMDP）。团队进一步通过机械混合EGaInSn与表面金属化的金刚石微粒（涂有Cr/Cu双层）制备了液态金属复合材料，并且还检查了两种不同粒径组成的效应。在金刚石含量为50vol%（小/大颗粒：10/40vol%）的情况下，金刚石/液态金属TIMs的热导率为117.8±1.0 W/mK。TIM性能测试表明，该复合材料的冷却效率比商业液态金属产品高约1.9倍。研究成果以“Surface-metallized diamond/liquid metal composites through diamond size engineering as high-performance thermal interface materials”为题发表在《Surfaces and Interfaces》期刊。

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