中国粉体网讯 新型陶瓷作为新材料的重要分支，已经成为许多高技术领域发展的关键材料，陶瓷人的贡献与智慧关乎着我国整个工业的发展与进步。2023年3月9日，由中国粉体网主办，萍乡市湘东区人民政府、江西萍乡龙发实业股份有限公司、萍乡市工业陶瓷行业商会协办的“第五届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”在江西萍乡湘东区会议中心隆重开幕！会议期间，我们邀请到众多专家学者做客“对话”栏目，围绕新型陶瓷技术与产业发展进行访谈交流。本期我们邀请到的是湖南大学的肖汉宁教授。
中国粉体网：在电子封装方面，据了解，美国F-22“猛禽”战斗机上的一些关键电子系统上都使用了碳化硅/铝复合材料，相比其他封装材料，它的最大优势是什么？
肖汉宁教授：作为封装材料，一般要求其热膨胀系数与硅芯片要接近，在受到冷热变化时不致使芯片发生翘曲，碳化硅/铝复合材料在这方面有一定的优势。另外，在导热系数方面，我们知道金属的导热性能是比较好的，但是它的热膨胀系数较大，所以把铝和碳化硅结合起来能够充分发挥陶瓷材料高刚度、低膨胀与铝高导热的特性。铝的密度是2.7g/cm3，碳化硅密度是3.2 g/cm3，这两种材料都属于轻质材料，碳化硅/铝复合材料的密度一般也低于3.0 g/cm3，这可以满足航空航天对“低膨胀、高导热、轻质”材料的性能要求。故相比于其他材料，碳化硅/铝复合材料在封装领域有独特的优势与特点。
中国粉体网：除了应用于电子封装，碳化硅/铝复合材料还有那些典型应用？
肖汉宁教授：碳化硅有比较高的硬度，除了应用于“高导热、低膨胀” 要求的领域，碳化硅还可以用于做成防弹背心等防弹领域。此外，碳化硅/铝复合材料还能满足防弹材料“轻质”的要求，所以其具有很高的防弹性能，一方面碳化硅可以挡住子弹，另一方面，铝在子弹打到防弹背心上时不像纯陶瓷那样瞬间碎掉，这样就可以实现抵抗多发子弹射击的防弹性能。这就满足了防弹材料高硬度、防多发子弹射击的特性，所以其作为防弹材料目前也是一种新的应用。
中国粉体网：在电子封装应用中，对碳化硅/铝复合材料的性能指标有哪些要求？
肖汉宁教授：刚才我讲到，一个是热膨胀系数要与硅接近，硅的热膨胀系数为4.5×10-6，这就要求复合材料的热膨胀系数控制在4.0~5.0×10-6。导热性能方面，封装材料需要把电子元件工作时产生的热量高效的散发出去，这对封装材料的导热性能是个极大的考验。机械性能方面，也要求其具有良好的刚度，保证不易弯曲变形以保证芯片受到外力作用时不易损伤。
中国粉体网：碳化硅/铝复合材料如何制备？关键的技术难点有哪些？
肖汉宁教授：目前该材料的主要制备方法是将碳化硅颗粒通过搅拌到铝的熔液里进行铸造，但是这种方法的热膨胀系数降低的不够理想。这种材料的低膨胀特性主要来源于碳化硅，如果碳化硅颗粒之间没有形成骨架，便制约不了铝的膨胀。所以现在我们做的一项主要工作是把碳化硅也做成骨架结构，这样就可以依靠碳化硅三维网络结构得到比单纯的颗粒增强的复合材料更低的热膨胀性能和更高的刚度。
中国粉体网：该复合材料对碳化硅颗粒、铝这两种原材料有何要求？
肖汉宁教授：这方面主要是要求纯度尽可能高一些，以保证这两种材料的界面结合良好。此外，铝材料中一般还会加入一些硅做成铝硅合金，此举主要是为了使最终的复合材料致密性进一步提高。
中国粉体网：与国外相比，我国在碳化硅/铝复合材料的研究及产业化方面进展如何？
肖汉宁教授：这方面我们相对国外来说起步较晚，我们的碳化硅/铝复合材料与国外相比在产品性能及产业化方面还是有较大差距的。目前来讲，我们还局限于做一些小尺寸的电子封装材料，而在大尺寸封装方面，例如航空航天电子系统封装方面的应用暂时还无法实现，需要更多的研究工作予以支持，从而使我们的碳化硅/铝复合材料得到进一步的推广应用。
中国粉体网：好的，今天的采访就到这里，谢谢肖老师。
肖汉宁教授简介
肖汉宁，湖南大学教授，博士生导师，湖南大学陶瓷研究所所长，享受国务院政府特殊津贴专家。1991年在湖南大学获博士学位，1994-1995留学日本，从事博士后研究，1995年晋升为教授。现任中国硅酸盐学会理事，中国机械工程学会工程陶瓷专业委员会理事长，中国电工技术学会电工陶瓷专业委员会副主任，湖南省硅酸盐学会副理事长等。《无机材料学报》、《硅酸盐学报》、《功能材料》等杂志编委。肖汉宁教授长期从事先进结构陶瓷、多孔陶瓷、高性能陶瓷膜、结构-功能一体化陶瓷、微晶玻璃等研究。先后主持国家重点基础研究计划、国家863计划、国家自然科学基金、政府间国际科技合作和国防军工等国家和省部级科研项目30多项。研究成果先后获得国家技术发明二等奖1项，省部科技进步一等奖1项、二等奖3项。在国内外学术期刊发表论文280多篇，出版《高性能结构陶瓷及其应用》专著1本，获授权发明专利30多项。
（中国粉体网编辑整理/山川）
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