近期，我院22级本科生、臻工创新党支部党员吴搏扬作为论文的唯一第一作者在中国科技期刊卓越行动计划、中科院大一区期刊《SCIENCE CHINA Materials》上发表以《Ultrasonic vibration enabled cold manufacturing of high thermal conductive Cu/Diamond composites》为题的研究论文。论文的发表标志着学院本科生培养质量取得了新成绩，充分展现了我院在创新人才培养方面的显著成效。未来，学院将继续落实立德树人根本任务，深化人才培养模式改革，推动更多本科生早进实验室、早进团队、早进项目，大力培养具有创新精神和实践能力的拔尖人才。
论文简介：
1. 研究背景
随着电子元件向高集成化、高性能化方向迅猛发展,对散热材料提出了更高的要求,表现为追求更高的热导率和更低的热膨胀系数。铜/金刚石复合材料这种结合了优异的导热性能和加工能力的材料需求激增,但其生产受到高温高压等严格的制备条件与复杂的中间介质镀膜的限制。
针对上述难点,深圳大学机电与控制工程学院马将教授团队提出了一种一步成型、无热源的冷制造方法,在室温和16MPa的低压下通过超声振动在几秒钟内制备了铜/金刚石复合材料。相比于常用的高温高压烧结(HTHP)方法,此方法压力降低200–500倍,温度仅为传统方法的20%。借助此技术,实现了铜颗粒界面之间的直接冶金结合和金刚石在铜基体中的固体嵌入,赋予复合材料150MPa的高屈服强度和超过1043W/(mK)的高热导率。此外,通过该方法可以很容易制造出不同复杂形状的铜/金刚石复合材料。散热应用测试表明,其热管理性能优于商用的Al2O3和AlN材料。
2. 研究方法
采用超声振动冷制造设备制备复合材料，通过控制单一变量法优化工艺参数。利用SEM、CT观察微观结构；使用TEM、EDS分析界面结合质量；通过测试样品热导率、热膨胀系数、电导率等热物理性能，压缩试验、硬度试验测试力学性能。结合塑性变形、原子扩散理论，分析超声振动的作用机制，建立多场耦合下的固态复合理论模型使用麦克斯韦-欧肯模型估算铜/金刚石复合材料的热导率。对比传统制备方法与超声冷制造方法的效率、性能，验证超声冷制造的优势。
3. 核心研究成果
（1）提出超声振动冷制造新技术，实现铜/金刚石复合材料室温低压一步成型，无需中间介质，大幅降低制备难度与能耗；
（2）解决铜与金刚石润湿性差难题，复合材料金刚石体积分数最高60%，热导率超1043 W/(m·K)，兼具高力学性能与低膨胀特性；
（3）该材料可一步成型复杂结构，散热性能优于商用Al₂O₃和AlN材料，验证了其电子热管理应用价值。
文章链接：https://doi.org/10.1007/s40843-025-4028-5
撰写：卓永就
排版：陈仕发
一审一校：卓永就
二审二校：娄燕、马将
三审三校：郑纯
