块体炭炭复合材料制备及其导热性能研究(3)
（4）耐高温。由于散热元件的工作温度普遍较高，对于金属材料来讲，长期使用金属材料后势必会引起强度的下降。而无机碳材料的耐热温度可高达3000℃左右，其在高温下仍具有较高的强度和性能。
目前，金属材料(如铜和铝等)仍广泛应用于散热元件，在室温下，一些常用散热金属的导热系数如表1所示。
表1 材料的导热系数（室温）
材料 热导率W/(m•K) 材料 热导率W/(m•K)
Ag 417 BeO 219
Al 190 MgO 36
Cu 390 Al2O3 30
Mg 103 CaO 15
Fe 69 NiO 12
而新型导热炭材料具有优异的导热性能，如沿石墨晶面方向上的导热系数为2200W/(m•K)，Ⅱa型金刚石的导热系数高达2000-2100W/(m•K)，通过无机非金属炭材料和金属材料导热系数的对比，不难发现，导热炭材料具有卓越的导热性能和广阔的应用前景。
1.2 导热炭炭复合材料的发展
当今世界的材料领域中，炭材料已经成为最炙手可热的材料，无论在航空航天还是在军工方面炭材料都有着其卓越的优势，因此对于导热炭材料的研究仍然是目前大量材料科学工作者研究的重点项目。所以需要对导热炭材料的发展历史惊醒探讨，来让后人也获得对于导热炭炭复合材料的了解。现将按照材料被开发研究的各种具体材料来介绍导热碳碳复合材料的发展历史进程。
1.2.1 金刚石炭膜
金刚石是最早被发现的炭材料，同时金刚石的硬度在固体材料中最高，达HV100GPa，热导率为20W•cm-l•K-1，为铜的5倍，禁带宽度为5.47eV，室温电阻率高达1016Ω•cm，通过掺杂可以形成半导体材料。
近年来，类金刚石膜在微电子领域的应用逐渐成为热点。由于类金刚石膜较低的介电常数以及容易在大的基底上成膜的特点，可望代替Si0，成为下一代集成电路 的介质材料。类金刚石膜具有良好的化学稳定性，因而发射电流稳定，且不污染其他元器件；膜的表面平整光滑，电子发射均匀，并且具有负的电子亲和势、相对较 低的有效功函数和禁带宽度，在较低的外电场作用下能产生较大的发射电流，因此可以在平板显示器中得到应用。
1.2.2 高导热泡沫炭
在1998年，J.Klett等人在美国橡树岭实验室(ORNL)偶然发现一种石墨化多孔炭材料，通过测定其具有良好的导热性能，被称之为高导热炭泡沫。其是在一定的制备工艺基础上经高温石墨化热处理AR中间相沥青而得到的泡沫状炭材料。其块体导热系数虽然仅有40-180W/(m•K)，然而其表观密度仅为0.2-0.6g/cm3，因而其具有较高的比热导率(200-300)，为铜的5-7倍。在微观结构方面，泡沫壁的网格结构与理想石墨的晶型结构较为类似，沿泡沫壁的导热系数可达700-1200W/(m•K)。由于高导热炭泡沫具有丰富的孔隙结构，在散热过程中，孔隙中的对流传热和泡沫壁上的热传导可同时起到冷却作用，因而可将冷却剂(气态或液态)装填于孔中进行强制制冷。与通常的石墨炭材料相比，中间相沥青泡沫炭在热学、电学和力学性能方面表现为各向同性。再加上其密度低、易于加工的优点，中间相沥青泡沫炭具有良好的应用前景。
1.2.3 掺杂石墨
掺杂石墨是指在炭材料中加入一些金属粒子比如B、Zr、Si、Ti等，这些元素有助于催化石墨化，在进行高温热处理的过程中会最作为一种催化剂，帮助炭材料基体更进一步的向石墨化结构转变从而提高石墨化度，这样就有助于提高热导率。
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