中國粉體網(wǎng)訊  新型陶瓷作為新材料的重要分支，已經(jīng)成為許多高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵材料，陶瓷人的貢獻(xiàn)與智慧關(guān)乎著我國整個(gè)工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。2023年3月9日，由中國粉體網(wǎng)主辦，萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)人民政府、江西萍鄉(xiāng)龍發(fā)實(shí)業(yè)股份有限公司、萍鄉(xiāng)市工業(yè)陶瓷行業(yè)商會(huì)協(xié)辦的“第五屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”在江西萍鄉(xiāng)湘東區(qū)會(huì)議中心隆重開幕！會(huì)議期間，我們邀請(qǐng)到眾多專家學(xué)者做客“對(duì)話”欄目，圍繞新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行訪談交流。本期我們邀請(qǐng)到的是湖南大學(xué)的肖漢寧教授。

中國粉體網(wǎng)：在電子封裝方面，據(jù)了解，美國F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)上的一些關(guān)鍵電子系統(tǒng)上都使用了碳化硅/鋁復(fù)合材料，相比其他封裝材料，它的最大優(yōu)勢是什么？

肖漢寧教授：作為封裝材料，一般要求其熱膨脹系數(shù)與硅芯片要接近，在受到冷熱變化時(shí)不致使芯片發(fā)生翹曲，碳化硅/鋁復(fù)合材料在這方面有一定的優(yōu)勢。另外，在導(dǎo)熱系數(shù)方面，我們知道金屬的導(dǎo)熱性能是比較好的，但是它的熱膨脹系數(shù)較大，所以把鋁和碳化硅結(jié)合起來能夠充分發(fā)揮陶瓷材料高剛度、低膨脹與鋁高導(dǎo)熱的特性。鋁的密度是2.7g/cm3，碳化硅密度是3.2 g/cm3，這兩種材料都屬于輕質(zhì)材料，碳化硅/鋁復(fù)合材料的密度一般也低于3.0 g/cm3，這可以滿足航空航天對(duì)“低膨脹、高導(dǎo)熱、輕質(zhì)”材料的性能要求。故相比于其他材料，碳化硅/鋁復(fù)合材料在封裝領(lǐng)域有獨(dú)特的優(yōu)勢與特點(diǎn)。

中國粉體網(wǎng)：除了應(yīng)用于電子封裝，碳化硅/鋁復(fù)合材料還有那些典型應(yīng)用？

肖漢寧教授：碳化硅有比較高的硬度，除了應(yīng)用于“高導(dǎo)熱、低膨脹” 要求的領(lǐng)域，碳化硅還可以用于做成防彈背心等防彈領(lǐng)域。此外，碳化硅/鋁復(fù)合材料還能滿足防彈材料“輕質(zhì)”的要求，所以其具有很高的防彈性能，一方面碳化硅可以擋住子彈，另一方面，鋁在子彈打到防彈背心上時(shí)不像純陶瓷那樣瞬間碎掉，這樣就可以實(shí)現(xiàn)抵抗多發(fā)子彈射擊的防彈性能。這就滿足了防彈材料高硬度、防多發(fā)子彈射擊的特性，所以其作為防彈材料目前也是一種新的應(yīng)用。

中國粉體網(wǎng)：在電子封裝應(yīng)用中，對(duì)碳化硅/鋁復(fù)合材料的性能指標(biāo)有哪些要求？

肖漢寧教授：剛才我講到，一個(gè)是熱膨脹系數(shù)要與硅接近，硅的熱膨脹系數(shù)為4.5×10-6，這就要求復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)控制在4.0~5.0×10-6。導(dǎo)熱性能方面，封裝材料需要把電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量高效的散發(fā)出去，這對(duì)封裝材料的導(dǎo)熱性能是個(gè)極大的考驗(yàn)。機(jī)械性能方面，也要求其具有良好的剛度，保證不易彎曲變形以保證芯片受到外力作用時(shí)不易損傷。

中國粉體網(wǎng)：碳化硅/鋁復(fù)合材料如何制備？關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)有哪些？

肖漢寧教授：目前該材料的主要制備方法是將碳化硅顆粒通過攪拌到鋁的熔液里進(jìn)行鑄造，但是這種方法的熱膨脹系數(shù)降低的不夠理想。這種材料的低膨脹特性主要來源于碳化硅，如果碳化硅顆粒之間沒有形成骨架，便制約不了鋁的膨脹。所以現(xiàn)在我們做的一項(xiàng)主要工作是把碳化硅也做成骨架結(jié)構(gòu)，這樣就可以依靠碳化硅三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到比單純的顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料更低的熱膨脹性能和更高的剛度。

中國粉體網(wǎng)：該復(fù)合材料對(duì)碳化硅顆粒、鋁這兩種原材料有何要求？

肖漢寧教授：這方面主要是要求純度盡可能高一些，以保證這兩種材料的界面結(jié)合良好。此外，鋁材料中一般還會(huì)加入一些硅做成鋁硅合金，此舉主要是為了使最終的復(fù)合材料致密性進(jìn)一步提高。

中國粉體網(wǎng)：與國外相比，我國在碳化硅/鋁復(fù)合材料的研究及產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)展如何？

肖漢寧教授：這方面我們相對(duì)國外來說起步較晚，我們的碳化硅/鋁復(fù)合材料與國外相比在產(chǎn)品性能及產(chǎn)業(yè)化方面還是有較大差距的。目前來講，我們還局限于做一些小尺寸的電子封裝材料，而在大尺寸封裝方面，例如航空航天電子系統(tǒng)封裝方面的應(yīng)用暫時(shí)還無法實(shí)現(xiàn)，需要更多的研究工作予以支持，從而使我們的碳化硅/鋁復(fù)合材料得到進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。

中國粉體網(wǎng)：好的，今天的采訪就到這里，謝謝肖老師。

肖漢寧教授簡介

肖漢寧，湖南大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，湖南大學(xué)陶瓷研究所所長，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家。1991年在湖南大學(xué)獲博士學(xué)位，1994-1995留學(xué)日本，從事博士后研究，1995年晉升為教授�，F(xiàn)任中國硅酸鹽學(xué)會(huì)理事，中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)工程陶瓷專業(yè)委員會(huì)理事長，中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電工陶瓷專業(yè)委員會(huì)副主任，湖南省硅酸鹽學(xué)會(huì)副理事長等�！稛o機(jī)材料學(xué)報(bào)》、《硅酸鹽學(xué)報(bào)》、《功能材料》等雜志編委。肖漢寧教授長期從事先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷、多孔陶瓷、高性能陶瓷膜、結(jié)構(gòu)-功能一體化陶瓷、微晶玻璃等研究。先后主持國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、國家863計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、政府間國際科技合作和國防軍工等國家和省部級(jí)科研項(xiàng)目30多項(xiàng)。研究成果先后獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文280多篇，出版《高性能結(jié)構(gòu)陶瓷及其應(yīng)用》專著1本，獲授權(quán)發(fā)明專利30多項(xiàng)。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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