中国粉体网讯 3月11日，中石科技在投资者互动平台上透露，公司已具备金刚石导热复合材料的研发技术和产品。这种材料以金刚石为导热填料，与其他基体复合而成，具有高导热性、良好的化学稳定性等特性，广泛应用于高性能芯片、航空航天、新能源汽车及激光设备等领域。
金刚石热管理
随着电子设备的性能不断提升，散热问题已成为制约技术发展的关键瓶颈。无论是高性能芯片、新能源汽车，还是航空航天设备，过热都会导致性能下降、寿命缩短甚至损坏。传统的散热材料如铜、铝等，虽然具有一定的导热性能，但在面对高热负荷时，往往力不从心。
金刚石，因其卓越的导热系数（高达2000 W/m·K）和低热膨胀系数，成为解决散热问题的理想选择。近年来，金刚石导热材料的研究取得了突破性进展，为高效散热提供了全新的解决方案。
不同半导体材料的物理性质对比表
图源：Wort, C.J.H. and R.S. Balmer, Diamond as an electronic material
技术突破
2025年1月，钻石巨头戴尔比斯旗下的高科技材料企业Element Six推出了铜-金刚石复合材料，其导热系数远超纯铜，能够有效降低半导体器件的工作温度，提高其性能和可靠性。
铜-金刚石复合材料（样品） 图源：元素六官网
香港大学、南方科技大学和北京大学联合团队成功研发出超薄超柔性金刚石薄膜，热导率高达1300 W/m·K，可直接贴合芯片表面，显著提升散热效率。厦门大学研究团队则将多晶金刚石衬底集成到芯片封装中，使芯片最高结温降低24.1℃，封装热阻降低28.5%。
柔性金刚石薄膜
图源：Jing, J., et al. Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane
2025年2月，上海征世科技股份有限公司宣布在单晶金刚石散热片领域取得重大突破，成功研发出尺寸达30mm×55mm的单晶金刚石散热片。这一成果不仅填补了国内大尺寸单晶金刚石散热片的技术空白，更为全球高功率电子设备的散热解决方案提供了新的可能性。
2024年5月，河南黄河旋风公司宣布成功研发出CVD多晶金刚石热沉片。该产品的直径为2英寸，厚度范围在0.3至1毫米之间，热导率超过2000W/m·K，达到了金刚石的理论热导率值。
这些技术突破不仅解决了传统散热材料的局限性，还为金刚石在更多应用场景中的商业化落地奠定了基础。
产业化应用
1.电子设备领域
华为公司已布局金刚石散热技术，申请了基于硅和金刚石的三维集成芯片混合键合方法的专利。英伟达则采用钻石散热GPU进行测试，实验数据显示，其AI及云计算性能提升了三倍。
2.新能源汽车领域
弗劳恩霍夫美国研究中心利用人造金刚石制备出晶圆级纳米薄膜，并将其集成至电子元件中。实验数据显示，该技术可将局部热负荷降低至原有水平的1/10，显著提升电动汽车的性能与使用寿命。
3.航空航天与激光设备
金刚石导热复合材料在高功率激光设备和航空航天领域也展现出巨大潜力。其卓越的导热性能和机械稳定性，使其成为极端环境下散热解决方案的首选。
挑战与未来
尽管前景广阔，金刚石导热材料仍面临诸多挑战：
1.成本高昂：CVD法制备大尺寸单晶金刚石的成本极高，一片拇指大小的半导体级人造金刚石价格超万元。
2.工艺兼容性：现有硅基半导体制造设备与金刚石加工工艺不兼容，需重新开发光刻胶与蚀刻方法。
3.掺杂技术瓶颈：n型金刚石的掺杂技术尚未成熟，电阻率难以达到器件要求。
金刚石导热材料凭借其卓越的性能，正在成为热管理领域的“明星材料”。尽管面临成本高、工艺复杂等挑战，但随着技术的不断突破和产业链的协同发展，其商业化应用前景广阔。未来，金刚石导热材料有望在消费电子、新能源汽车、航空航天等领域实现规模化应用，为全球科技发展注入新的活力。
参考来源：
1.中科院物理所，新浪财经，Element Six，中国粉体网
2.Wort, C.J.H. and R.S. Balmer, Diamond as an electronic material. Materials Today
3.Jing, J., et al. Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane
（中国粉体网编辑整理/轻言）
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