隨著5G通信、人工智能、新能源電動汽車及航空航天技術的迅猛發展，芯片級和模塊級電子設備正朝著微型化、多功能化、高功率密度方向加速發展，這一趨勢極大地增加了電子設備的熱量積累，使元器件的熱流密度持續攀升，散熱難題成為制約電子技術向更改性能突破的核心瓶頸。

電子封裝材料作為半導體芯片與集成電路連接外部電子系統的重要橋梁，其直接決定著芯片計算能力的發揮程度。從而影響整體電子器件的性能水平，因此成為電子產業發展中所面臨的關鍵材料問題。

傳統的Invar、Kovar合金熱導率低，難以滿足高功率設備的散熱需求，鎢銅、鉬銅合金雖然具有較低的熱膨脹系數，但同樣存在熱導率不足、密度高的短板，而金屬基復合材料能夠將金屬良好的導熱性與增強體的低膨脹系數結合起來，且材料性能具有可調控性，已成為當前熱管理領域的主流應用材料。

金剛石，一種穩定的共價鍵立方晶系晶體，因其均勻且高度有序的結構，不僅賦予了它超高的硬度和穩定性，更使其具備了遠超傳統導熱材料的極限熱導率，高達2000W/mK，遠超傳統導熱材料。盡管金剛石具有這些優異性能，但高成本和脆性等問題限制了其單一應用。因此，通過與金屬等材料的復合，既保留了金剛石的優異性能，又降低了成本，提高了實用性，成為了當前的研究熱點，目前，金屬基金剛石復合材料主要有金剛石/銅、金剛石/鋁和金剛石/鎂復合材料等。

（1）金剛石/銅：銅基體本身具有優良的熱傳導性能，在電子器件的熱沉材料領域有著巨大的應用市場，能夠有效驅散熱量，使設備維持低溫運行狀態，確保電子元件穩定工作。

（2）金剛石/鋁：通過合適的制備工藝，金剛石顆粒與鋁基體之間可以實現良好界面結合，從而提高復合材料的整體性能，同時鋁的密度較低，有利于減輕整體結構的重量，適用于航空航天等領域的熱管理場合中。

（3）金剛石/鎂：與鋁基體相比，鎂基體復合材料的密度更低，同時強度也略勝一籌。但是金剛石與鎂的熱膨脹系數存在顯著差異，這可能導致復合材料在溫度變化時產生熱應力，目前該復合材料研究仍處于起步階段。

金剛石增強金屬基復合材料的制備方法已形成傳統工藝與新型技術并行發展的格局，傳統方法包括高溫高壓燒結法、真空熱壓燒結法、放電等離子體燒結法、熔滲法等，新型技術則以增材制造為代表，不同方法各具優劣，適用于不同應用場景的需求。

（1）高溫高壓燒結法

高溫高壓燒結法，通過高溫高壓下的燒結過程，使粉末狀原料的顆粒之間發生相互擴散、熔解、再結晶等，最終形成致密的晶體結構。該方法易制備出高強度、高導熱、耐高溫、耐摩擦的金剛石增強金屬基復合材料，但存在難度大、成本高、技術要求高等問題，可通過控制工藝參數來獲得物理性能更好的復合材料。

（2）真空熱壓燒結法

真空熱壓燒結法具有設備簡單和燒結工藝易操作等優點，其基本原理是將粉末置于高溫高壓的真空環境中，在溫度和壓力作用下，使樣品發生塑性變形而燒結成形。

真空熱壓燒結法可以實現對溫度、壓力、時間等參數的精確控制，便于獲得導熱率更高的復合材料，且制備的復合材料通常具有優異的均勻性、良好的界面結合性能、較高的材料密度等，但也存在制備設備昂貴、制備周期長、生產效率低等缺點。

（3）放電等離子體燒結法

放電等離子體燒結法通過低壓電流以較高溫度對原料表面進行連續加熱，利用等離子體特性實現燒結，其原理是通過電導熱、電磁熱、電離子熱等來實現快速燒結，燒結效果好，原料利用率高，且能耗低、成本低。不過，采用放電等離子體燒結法時，較難實現對金剛石金屬基復合材料結構的精確控制，通常顆粒尺寸較大，分布不均勻，在復雜形狀、大尺寸部件的制備方面存在較大限制。

（4）熔滲法

熔滲法是通過高溫使金屬基體處于熔融狀態，利用毛細作用或外加壓力使基體與金剛石結合的工藝過程。熔滲法可以通過調整熔體的成分和參數來實現對復合材料成分、微觀結構的精確控制，因而能得到界面結合強度較高的金剛石金屬基復合材料，能夠承受較大的拉剪應力，有利于提高復合材料的力學性能。

（5）增材制造

增材制造（AM），俗稱3D打印技術，是一種以粉末、液體、絲材等為原料，基于零件的三維模型，逐點-逐線-逐層堆積的材料成形技術。目前報道的用于制備金剛石/金屬復合材料的增材制造技術主要基于粉末原料，包括激光選區熔化、激光熔覆、冷噴涂等，為金剛石增強金屬基復合材料的制造和應用提供了新的機遇。

金剛石與金屬基體之間的界面相容性較差，熱傳導過程中聲子在界面處散射嚴重，導致復合材料的熱導率受限，界面改性設計是改善界面結合、降低界面熱阻的有效途徑。為了提高金剛石/金屬復合材料的熱物理性能，可以通過以下界面改性技術實現：

（1）增強界面結合強度 

制備工藝優化：通過精細化調整復合材料制備過程中的溫度、壓力、保溫時間等關鍵工藝參數，能夠有效提高金剛石 / 金屬復合材料的致密度，強化金剛石與金屬基體的界面結合強度，進而提升復合材料的熱導率和抗彎強度等核心性能。

 改變金剛石顆粒表面狀態：通過物理或化學方法調整金剛石顆粒的表面粗糙度和表面化學狀態，可顯著影響金剛石與金屬基體的潤濕效果，進而優化復合材料的導熱性能和界面吸附性能。

（2）引入界面過渡層 

基體金屬合金化：向基體中加入適量合金元素能夠產生較強的內界面吸附，有效降低液態合金內界面張力。

 金剛石顆粒表面金屬化：利用化學鍍、真空微蒸發鍍、鹽浴鍍及磁控濺射等工藝在金剛石表面鍍覆金屬層的方式降低表面張力促進潤濕。 

引入功能性過渡層：在金剛石與金屬基體之間引入一層或多層過渡層材料，如碳化物（如TiC、WC）、氮化物等。這些過渡層材料具有良好的熱穩定性和化學穩定性，能夠有效地減少聲子在界面處的散射，提高熱導率。

金剛石 / 金屬復合材料通過創新性融合金剛石的極限導熱性與金屬的優良工藝適應性，已成為突破下一代電子器件熱管理瓶頸的關鍵核心材料。隨著制備工藝的不斷革新與規模化生產技術的逐步成熟，金剛石散熱材料的生產成本正持續降低，其應用領域也在從高端電子、航空航天向新能源汽車、消費電子等民用領域不斷擴展。未來，金剛石 / 金屬復合材料有望在高性能計算、5G 通信基站、新能源汽車功率模塊、先進航空航天設備等多個核心領域實現廣泛應用，為人工智能、新能源等戰略性新興產業的高質量發展提供強有力的材料支撐。