金刚石/铜复合材料由于其导热性能好,热膨胀系数与半导体材料匹配,被视作新一代的电子散热材料。本研究聚焦该种材料的导热性能,计算了不同界面层成分、金刚石体积分数和粒径下金刚石/铜复合材料的理论热导率,然后进行了该复合材料的实验制备研究,揭示了制备过程中诸多因素对复合材料热导率的影响规律与机理,最后对该材料的部分应用问题进行研究。主要的研究结果如下:理论计算研究结果表明复合材料理论热导率与金刚石体积分数与粒径成正比。在界面间引入单层Cr、W、Mo、Ti有利于热传输,引入单层Zr不利于热传输。除Cr外,界面中增加各元素的碳化物层对热导率起提升作用,但是碳化物在界面层中的含量升高会削弱这种提升作用,只有Zr C的作用受其含量影响较小。界面层厚度增加,界面热阻随之上升,但引入W时的界面热阻上升得最少。综合考虑界面层厚度、碳化物及其含量的影响以及最终计算出的复合材料理论热导率,W较为适合用作活性元素。选择W元素对金刚石进行镀覆,当镀覆时间为60min时,镀层完好、均匀且平整;当镀覆时间过长或过短时,镀层存在脱落、不均匀、不平整等现象。随着镀覆时间增加,镀层厚度也随之增加,并且镀层厚度增加的速度随时间增加而变缓。复合材料的热导率随镀层厚度增加呈先升高后降低的趋势,可见复合材料热导率首先取决于镀层是否完整、均匀而不是厚度。进一步对镀覆颗粒进行热处理研究的结果表明,经热处理后镀层向碳化物转变,镀层与金刚石间有更多冶金结合,复合材料界面更紧密,热导率更高。实验研究还表明,无压成型工艺的效果不佳,样品的热导率随金刚石体积分数的增大而降低,随金刚石粒径的增大先提升后降低。设计了一种梯度金刚石/铜复合材料以兼顾封装散热壳体的热物理性能与封焊性能需求。对金刚石/铜复合材料用作散热基板的传导热阻进行了理论计算,发现其最佳厚度约为基板当量半径的0.34倍,提高基板热导率在低对流热阻的情况下散热效果更好。对金刚石/铜复合材料替代传统硅铝合金用作散热基板的效果进行了热仿真研究,结果显示芯片功率密度为100W/cm~2时,使用金刚石/铜复合材料作基板的芯片温度比使用硅铝合金的情况低4.84℃,并且功率密度每提升100W/cm~2,改善的效果就会增加约5℃。