材料的散熱需求日益凸顯
　　隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的大功率電器和大功率微電子元件逐漸出現，以及人們對電子產(chǎn)品輕薄化和性能高效化需求越來(lái)越高，半導體元器件功率密度不斷提高，熱通量也會(huì )越來(lái)越大，普通的散熱材料已經(jīng)不能很好地解決散熱問(wèn)題，如何給材料散熱降溫成為首要難題。
　　那么在導熱散熱領(lǐng)域，材料如何選擇？
　　目前，比較熱門(mén)的散熱方案主要有石墨片、石墨烯、導熱界面材料、熱管和均熱板以及半固態(tài)壓鑄件。而天然石墨散熱膜產(chǎn)品較厚，且熱導率不高，難以滿(mǎn)足未來(lái)高功率、高集成密度器件的散熱需求，同時(shí)也不符合人們對超輕薄、長(cháng)續航等高性能要求。因此，尋找超熱導新材料具有重要的意義。這就要求這類(lèi)材料具有低的熱膨脹率，高熱導率，以及輕薄的體積。金剛石、石墨烯等碳材料剛好滿(mǎn)足要求，他們具有很高的導熱系數，其復合材料是一類(lèi)具應用潛力的導熱散熱材料，目前已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　金剛石導熱散熱的優(yōu)異性
　　面對傳統封裝材料的各種限制，發(fā)展出來(lái)各種新型散熱材料，它們具有低熱膨脹率以及很輕的質(zhì)量，金剛石作為上述材料的代表，是自然界中熱導率高的物質(zhì)，人們常說(shuō)金剛石的導熱率是銅的五倍。其實(shí)有各種類(lèi)型的金剛石，如Ia、Ib、IIa、IIb型等，對于I、II型的金剛石是通過(guò)金剛石的紫外和紅外吸收光譜的不同來(lái)區分的，而a、b類(lèi)是通過(guò)電子順磁共振吸收的不同來(lái)區分的，不同類(lèi)型的金剛石其導熱率也不同，就是同一類(lèi)金剛石的導熱率也不一定相同。金剛石的導熱率與其內部結構的完整性和所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量有關(guān)，在不同溫度下同一類(lèi)金剛石的導熱率也不一樣，如下表：
　　金剛石的導熱率不是固定的，有一個(gè)變化的范圍，作為金剛石散熱片的主要是IIa型的單晶金剛石和熱導率符合要求的多晶金剛石，熱膨脹系數約0.8×10-6/K，且室溫下絕緣。
　　金剛石導熱原理
　　金剛石是立方晶體結構，每個(gè)碳原子都是以SP3雜化軌道與另外4個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，構成正四面體，因為所有的價(jià)電子都被限制在共價(jià)鍵區域，沒(méi)有自由電子，所以金剛石不導電。高熱傳導性與高導電性相關(guān)聯(lián)，不同于金屬依靠外圍電子進(jìn)行傳熱，金剛石的熱導性能基本上來(lái)自碳原子振動(dòng)（即聲子）的傳播。
　　聲子平均自由程由聲子間的相互碰撞和固體中缺陷對聲子的散射決定。金剛石中的雜質(zhì)元素、位錯和裂紋等晶體缺陷，殘留金屬催化劑及晶格位向等因素都會(huì )與聲子發(fā)生碰撞使其發(fā)生散射，從而限制了聲子的平均自由程，降低熱導率。
　　當物質(zhì)的成分越單純、結構越簡(jiǎn)單、雜質(zhì)較少時(shí)，聲子運動(dòng)就越快，傳熱速率也就越快。這是由于第二組分和雜質(zhì)的引入會(huì )引起晶格扭曲、畸變和位錯，破壞晶體的完整性，增大聲子或電子的散射幾率。金剛石的組成只有單一元素碳，結構也十分簡(jiǎn)單，Ia、Ib、IIa及IIb 4種鉆石中，IIa純凈、雜質(zhì)少，因此擁有高的傳熱速率。
　　以前購買(mǎi)鉆石時(shí)，有人會(huì )用舌尖舔一下，如果感覺(jué)舌尖涼涼的，就是真鉆；如果暖暖的，就只是玻璃。這個(gè)過(guò)程其實(shí)就是用舌尖當作探針，在寶石上做一次熱導率的比較實(shí)驗。因為玻璃的熱導率很小，而真鉆的傳熱速率高達玻璃的千倍以上，因此感覺(jué)靈敏的舌尖的確很容易分辨兩者的差異。
　　除此之外，金剛石還具有高電阻率和高擊穿場(chǎng)強、低介電常數、低熱膨脹等特點(diǎn)，其在高功率光電器件散熱問(wèn)題上具有明顯優(yōu)勢，這也表明了金剛石在散熱領(lǐng)域具有巨大的應用潛力。