金刚石薄膜材料的导热性能与影响因素分析

　核心提示：(1)我们研究了冷等静压SiC材料导热系数和热膨胀系数与温度的关系，导出了其导热行为的规律和热膨胀行为的规律；将实验测得数据归
(1)我们研究了冷等静压SiC材料导热系数和热膨胀系数与温度的关系，导出了其导热行为的规律和热膨胀行为的规律；将实验测得数据归纳成k-T、a-T的经验关系式(8—2)和(8—3)，分别适用的温度范围为293K≤T≤1473K和293K≤T≤1243K；提出了提高SiC材料热稳定性的途径，即提高其又和降低。可提高其热稳定性，从而提高SiC陶瓷高温换热器的热效率和延长其寿命。

(2)粘结剂的种类对石墨材料性能影响较大。从所选用的几种煤沥青来看，北京焦化厂沥青最合适作为制备高导热石墨材料的粘结剂。石墨材料的导热性能对石墨化温度的敏感程度较大，尤其对于石墨化度低的石墨材料表现最为突出。

(3)在石墨化过程中，随着微晶晶面层间距d002值的降低，当d002>0．3380nm时，石墨材料导热系数的增加幅度较小；而当d002<0．3380nm时，其导热系数则迅速增大。

(4)在室温时石墨材料的导热系数与其平均微晶尺寸L。呈现出良好的线性关系，石墨材料的晶面层间距d002与其平均微晶尺寸的倒数1／L。也存在良好的线性关系。

(5)人造金刚石是理想的电子基板和热扩展层材料，其导热性质随成膜工艺变化相当大，测量研究其导温系数和导热系数对于进一步改善CVD沉积工艺条件，提高金刚石膜质量有重大的意义。人造金刚石导热系数极大地取决于反应气体甲烷的浓度。随着CH4浓度的提高，氢杂质增加，破坏了金刚石晶格中的C--C键，从而引起晶格畸变、晶粒变小，同时非结晶碳或石墨碳相也会增加，导致金刚石膜导热系数急剧降低。人造金刚石导热系数与温度关系并不单调，受导热微观机理制约，由金刚石内部多种散射所决,而预合金粉的使用比和质比影响比较大。

(6)层间与夹心混杂碳纤维复合材料的热膨胀系数随着碳纤维相对含量的增加而减小，这是由于CHRP随着温度升高而收缩的缘故。而碳纤维相对含量较高的混杂复合材料，则会出现随着温度的升高而收缩的现象。层间混杂复合材料的表面状态对其热膨胀性能的影。向，经过硅油处理后的纤维层间混杂复合材料(UHT--5)的热膨胀性能明显大于未经处理的混杂复合材料(UH--5)。这是因为经过处理后的纤维与基体之间的界面粘结强度明显降低，使得纤维对基体的界面减小了约束力所致。