三次元連続ネットワークダイヤモンド強化アルミニウムマトリックス複合材料の研究において新たな進歩が見られました

三次元連続ネットワークダイヤモンド強化アルミニウムマトリックス複合材料の研究に新たな進歩が見られました

キーワードダイヤモンド、南中央大学、複合材料| 2020-05-15 10:21:03 |ソース中国超硬材料ネットワーク

情報技術の発展と5G時代の到来により、あらゆるもののインターネットのペースが加速し、電子製品はインテリジェンス、多機能、軽量の方向に向かって徐々に発展しています。電子製品、集積回路チップ、および電子部品のサイズは縮小しています...

情報技術の発展と5Gの時代の到来により、あらゆるもののインターネットのペースが加速し、電子製品はインテリジェンス、多機能、軽量化の方向に向かって徐々に発展しています。

電子製品のますます強力な性能の過程で、集積回路チップと電子部品の量は絶えず減少しています。高密度統合組立技術の継続的な改善は、消費電力と熱放出の急激な増加につながります。そのため、熱放散が関連産業の発展を阻む大きなボトルネックとなっており、熱管理材料の中でも、熱伝導率が高く、熱膨張係数が低いダイヤモンド・金属マトリックス複合材料が注目されています。

現在、国内外の主な研究課題は、ダイヤモンド粒子の含有量を増やし、ダイヤモンド粒子と金属の複合界面を改善することであり、どちらも良好な結果を達成していますが、ダイヤモンド粒子（熱伝導率〜2200W / mK） この複合構造では、金属（Al〜237W / mK、Cu〜398W / mK）で接続された熱島のようなものであり、2相界面の数が増えるだけでなく、相乗効果の生成が困難になり、困難になります。 ダイヤモンドの優れた熱伝導率を最大限に発揮します。

中央南大学のダイヤモンドチームは、複合材料に連続的なダイヤモンドネットワークスケルトンを構築し、高熱伝導率の島を高熱伝導率のチャネルに変えることに取り組んでいます。具体的な研究アイデアは次のとおりです。 化学蒸着技術を使用して、高品質のダイヤモンドフレーム、3次元連続ネットワークリサイクルガス圧力溶接技術と金属複合材料、ダイヤモンドと金属を形成する相互貫入ネットワーク構造を準備し、そのマクロからミクロへの構造との界面性能のメカニズムを研究しました。 複合材料の熱伝導率は、連続熱チャネルのダイヤモンド形成、複合材料の熱効率の影響メカニズム、ダイヤモンド/金属マトリックス複合材料の高い熱伝導率が、設計と準備の理論的および実験的基礎を提供することを明らかにしています。

近年、中南大学のダイヤモンドチームは、化学蒸着の過程で温度場と大気場を最適化することにより、高品質の三次元連続ネットワークダイヤモンドの製造に成功することに取り組んでいます。 高度な熱管理材料、有機廃水処理、およびバイオセンサーの分野でのその応用について一連の研究が行われてきました。 Applied Catalysis B：Environmental 245（2019）420-427、Applied Energy 233-234（2019）208-219（ESIの引用数の多い論文）、Materials＆Design 156（2018）32-41などの国際ジャーナルが関連する研究の進捗状況を公開しています 。

第5回中国「インターネット+」で「新タイプの高熱伝導性複合相変化材料、世界をリードする高性能電子温度制御」が大学生の革新的事業の「金メダル」コンテストで優勝し、クリエイティブの高得点 国内のグループリーダートラックナンバーワン、文部省、国家開発改革委員会、12の省による競争、5大陸の124の国と地域からのユニットや浙江省人民政府などの中央省庁が主催しました 、457万人の大学生、109万人のチームが競い合い、エントリー数と4つのシリーズの合計に近い学生数）。

中央南大学のダイヤモンドチームは最近、ガス圧溶融技術によって3次元連続ネットワークダイヤモンドと金属アルミニウムを組み合わせ、アルミニウムマトリックス内に3次元連続ネットワークダイヤモンド高速熱伝導チャネルを構築しました。 ダイヤモンドはわずか4.6vol。％であり、加熱および冷却中の複合材料の熱伝導率は、純アルミニウムおよび純銅の熱伝導率よりも大幅に高く、複合材料の熱伝導率は315.7w / mKであり、54％高くなっています。 純アルミニウムよりも。 ただし、複合材料の熱伝導率に対する単位体積分率あたりのダイヤモンド強化材の寄与値（熱伝導率効率）は、従来の粒子構成のダイヤモンドで強化されたアルミニウムマトリックス複合材料の寄与値よりもはるかに高くなります。

「高効率熱管理のためのアルマトリックス複合材料における3D相互接続ダイヤモンドネットワークの構築」と題された研究結果は、国際的な権威あるJournal Chemical Engineering Journal 380（2020）122551に掲載されました。 2016年に大学が最初の著者であり、wei qiuping准教授、ma li准研究員、およびzhou kechao教授が共同執筆者でした。研究作業は、国の自然科学財団である州の主要な研究開発プログラムによってサポートされました。 中国と粉末冶金の国家主要研究所。

ダイヤモンドは、美的価値のある貴重なものですが、最高の硬度と弾性率、高い絶縁破壊電圧、熱伝導率、キャリア移動度、非常に低い線形膨張係数、摩擦係数など、一連の優れた物理的および化学的特性も備えています。 、ワイドバンドギャップ、光透過性、優れた化学的安定性と生体適合性、優れた絶縁のための純粋なダイヤモンドは、ドーピング半導体が超伝導体になる可能性があるなどの後に良好になる可能性があります。これらの優れた性能統合により、ダイヤモンドは本質的に最も堅実な技術と芸術的価値になります。

最近40年間の化学蒸着（CVD）合成は大きな進歩であり、CVDダイヤモンドをそれほど遠くない将来に作り、市場化、工業化、規模を拡大すると同時に、世界中のエンジニアや設計者が積極的に調査と採掘を行っています。 CVDダイヤモンドの潜在的な応用価値であり、医療診断、電気化学センサー、水処理、放射線検出、高出力デバイス、音響デバイス、磁気測定、新しいタイプのレーザーなど、多くの分野で順調に進歩しています。

中南大学のダイヤモンドチームによる3次元連続ネットワークダイヤモンドの研究は、電子パッケージングの熱管理、電気化学酸化、電気化学合成、電気化学分析の分野でのダイヤモンドの応用に関する新しいアイデアを提供します。

論文リンク: http://libdb.csu.edu.cn/rwt/SCI/https/P75YPLUUMNVXK5UDMWTGT6UFMN4C6Z5QNF/science/article/pii/S1385894719319540?Via % 3 dihub

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