综述：高导热性Cu/金刚石复合材料及其界面结合的研究进展

Cu/diamond复合材料作为新型热管理材料，面临界面润湿性差、声学失配及化学键缺失等问题，制约热导率提升。本文系统综述了HTHP、VHPS、SPS等制造工艺，H-J与DEM模型的热导率预测机制，以及颗粒尺寸、体积分数等关键因素，并探讨界面过渡层工程化构建等改性技术，提出多尺度结构设计与低损伤工艺等未来研究方向。

摘要

铜/金刚石复合材料作为新一代热管理材料，兼具稳定的化学性质、卓越的导热性能和机械性能，成为当前研究的重点。然而，金刚石与铜之间的界面问题（如润湿性差、声学不匹配严重以及缺乏直接化学键合）导致界面结合力不足并形成空洞缺陷，这严重限制了导热性能的进一步提升。本文总结了主要制造工艺的基本原理，包括高温高压（HTHP）烧结、真空热压烧结（VHPS）和火花等离子烧结（SPS）。同时，详细阐述了哈塞尔曼-约翰逊（H-J）模型和差分有效介质（DEM）模型等导热预测模型的核心原理及其对界面热阻的定量描述。系统回顾了影响这些复合材料导热性能的关键因素，包括金刚石颗粒尺寸、体积分数、表面微观结构以及界面改性策略。文章还探讨了最新的界面改性技术进展，特别是通过基体合金化或金刚石表面金属化实现致密连续碳化物过渡层的工程化制备。最后，对未来研究提出了建议，包括精确控制界面过渡层的结构设计、开发低温低损伤制造工艺，以及加强计算模拟与实验验证的结合。通过理论与实验研究的综合分析，本研究为铜/金刚石复合材料的界面优化和导热性能提升提供了重要指导。