中国近两年高速发展的电动汽车（全新固态电池技术）、智能驾驶（华为问界AITO、智界、享界）、超充电站（800V超高压快充），5G/6G通信的高速应用，高算力的AI运算（例如近期爆火的DeepSeek），超远程导弹等航空航天的高速发展，均急需高性能的散热材料。第三代半导体基体碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等已开始批量应用，而更高性能的散热基体需要提前布局和规划。

                                                                                  金刚石散热片

金刚石，作为自然界已知最坚硬的材料，一直被誉为“材料之王”。而随着电子器件越来越小、功率越来越高，散热成为制约性能的“头号难题”。传统材料（如铜、硅）热导率有限，而金刚石的热导率是铜的 5倍以上，堪称“散热王者”！但天然金刚石储量稀少，价格昂贵，难以满足工业需求。同时大尺寸高导热金刚石制备成本高、工艺复杂，那如何实现高效又经济的生产？

多晶金刚石散热片的制备工艺

哈尔滨工业大学团队采用 MPCVD技术，在真空环境中通过微波激发气体（氢气、甲烷、氮气），让碳原子在硅衬底上“生长”成金刚石。

关键突破

甲烷浓度：降低甲烷比例（从8%降至5%），减少杂质碳沉积，提升晶体质量。

生长温度：提高温度（930~950℃），促进晶粒横向扩展，让结构更致密。

实验结果：高热导率+低翘曲

该团队制备了5组样品（S1-S5），发现：

最优性能：样品S3（甲烷5%，温度930℃）热导率高达 1208 W/(m·K)，翘曲值仅37μm，远超国际同类产品（如Element Six的1000-2200 W/(m·K)）。

速度与质量的平衡：虽然降低甲烷会减缓生长速率（5.8 μm/h），但热导率显著提升，且翘曲更小，后期加工更容易。

通过X射线衍射和拉曼光谱分析发现：

<111>晶面主导：晶体排列更规整，减少晶界缺陷。

低甲烷+高温：抑制非晶碳生成，晶粒尺寸更大，热传导路径更畅通。

与国外领先企业Element Six和Sumitomo Electric Industries相比，本研究通过优化工艺参数，实现了热导率超过1200 W/(m·K)的多晶金刚石散热片的制备，同时保证了较高的生长速率（5.8μm/小时）和较低的翘曲值（37μm）。通过后续工艺改进，有望实现更高速率下高导热金刚石散热片的制备，从而有效降低其生产成本。

这一突破性进展，不仅为多晶金刚石的研究和应用开辟了新路径，也让 MPCVD 技术再次成为行业焦点。

国内的MPCVD设备，普遍已经发展从3KW-6KW-10KW-15KW的普遍工业化应用，而30KW和50KW的超高功率装置，也已经开始少量出货交付。甚至可单炉生长8英寸多晶产品，如用于单晶金刚石的生长，单炉可稳定产出489片尺寸为7*7mm的单晶金刚石。

如此大规模的尺寸和工业应用，多晶金刚石的激光剥离设备和单晶金刚石的激光切片设备，均需激光行业的大力发展和技术提升。

河南合赢激光科技有限公司，近2年已联合中国超硬材料基地（河南）（“世界超硬材料看中国，中国超硬材料看河南”），成功开发出了单晶金刚石的激光切片切边设备（人工培育钻石激光切割机、人工钻石激光切割机、钻石激光切割机），并在实验室开始了多晶金刚石的激光剥离设备的测试，以及水导激光切割多晶金刚石和单晶金刚石的工业测试阶段，如行业内有需要测试，可联系我们接洽。

未来应用前景

多晶金刚石散热片在以下领域具有广阔的应用前景：

高性能电子器件散热：多晶金刚石散热片可广泛应用于高功率电子器件（如5G基站、激光器、功率放大器等），解决散热瓶颈，提升器件性能和寿命。

半导体行业：在集成电路、CPU、GPU等芯片中，多晶金刚石可作为高效散热材料，满足微型化、高功率化的发展需求。

5G/6G通信：用于射频器件和功率放大器的散热。

新能源汽车：用于电动汽车的功率模块（如IGBT）散热，提高能源利用效率，延长电池寿命。

航空航天领域：在高温、高功率密度的航空航天电子设备中，多晶金刚石散热片可提供优异的散热性能，保障设备稳定运行。

LED照明：用于高亮度LED的散热基板，降低工作温度，提高发光效率和寿命。

通过不断优化制备工艺，多晶金刚石散热片有望成为未来高效散热解决方案的重要组成部分，为电子器件的性能提升提供强有力的支持。

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