金剛石作為自然界硬度最高的材料，其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和物理特性（如高熱導(dǎo)率、寬禁帶、高耐磨性）使其在尖端科技領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，單一金剛石材料在復(fù)雜工況下存在脆性大、成本高、加工難等局限性。通過與其他材料復(fù)合，金剛石的性能得以多維拓展，形成一系列具有特殊功能的復(fù)合材料。近年來，隨著制備技術(shù)的進(jìn)步，金剛石復(fù)合材料在電子散熱、航空航天、機(jī)械加工等領(lǐng)域展現(xiàn)出不可替代的價(jià)值。

       金屬基金剛石復(fù)合材料

       金屬基復(fù)合材料是當(dāng)前研究最成熟的分支，其核心目標(biāo)是通過金屬基體的延展性彌補(bǔ)金剛石脆性，同時(shí)保留高導(dǎo)熱特性。

       金剛石/銅

       銅基金剛石復(fù)合材料憑借更高的熱導(dǎo)率（600-800 W/(m·K)）占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。銅本身熱導(dǎo)率達(dá)401 W/(m·K)，但與金剛石復(fù)合后，材料的熱膨脹系數(shù)可調(diào)控至4-6×10??/K，能夠與半導(dǎo)體芯片及封裝材料的熱膨脹系數(shù)良好匹配，有效避免因熱失配導(dǎo)致的熱應(yīng)力失效。因此，該材料已成功應(yīng)用于高功率激光器散熱基板、航天器熱控組件等，在極端溫差環(huán)境下確保關(guān)鍵設(shè)備性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

       金剛石/鋁

       鋁基金剛石復(fù)合材料是輕量化熱管理的優(yōu)選。鋁的密度僅為2.7g/cm3，復(fù)合后材料密度可控制在3g/cm3以下，同時(shí)熱導(dǎo)率可達(dá)400-500 W/(m·K)，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鋁合金（237 W/(m·K)）。這種高導(dǎo)熱與輕量化的完美結(jié)合，使其成為飛行器熱防護(hù)部件和衛(wèi)星支撐結(jié)構(gòu)的理想材料——既能有效抵御高速粒子撞擊，又能顯著減輕整體重量。在民用領(lǐng)域，金剛石-鋁復(fù)合材料已被用于5G基站高效散熱鰭片，其輕量化特性降低了基站結(jié)構(gòu)負(fù)荷，而優(yōu)異導(dǎo)熱性能則保障了設(shè)備在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。

       陶瓷基金剛石復(fù)合材料

       陶瓷基體本身具有高硬度、高熔點(diǎn)、耐腐蝕等特性，與金剛石復(fù)合后，綜合性能獲得顯著提升。

       金剛石/碳化硅

       硬度顯著提升，耐高溫性能優(yōu)異（耐受溫度超過1000℃）。這類超硬復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等難加工材料的切削刀具，其使用壽命可比普通硬質(zhì)合金刀具延長(zhǎng)3-5倍。此外，在第三代半導(dǎo)體（如碳化硅(SiC)功率器件）的基板制造中，該材料的高熱導(dǎo)率和低熱膨脹系數(shù)特性，對(duì)于提升芯片的散熱效率、保證器件可靠性至關(guān)重要。

       金剛石/氮化硼

       氮化硼基金剛石復(fù)合材料以熱穩(wěn)定性見長(zhǎng)。氮化硼本身是良好的絕緣體，復(fù)合后材料在2000℃以上仍能保持結(jié)構(gòu)完整，這一特性使其非常適用于高溫真空爐內(nèi)襯、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱器部件等嚴(yán)苛環(huán)境。

       聚合物基金剛石復(fù)合材料

       聚合物基金剛石復(fù)合材料通過有機(jī)-無機(jī)界面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)性能突破。

       金剛石/聚酰亞胺

       在保持聚酰亞胺優(yōu)異絕緣性、耐高溫性和固有柔韌性的基礎(chǔ)上，納米金剛石的加入可提升其力學(xué)強(qiáng)度與耐磨性，同時(shí)保持一定的柔韌性，成為柔性顯示屏基板、可穿戴設(shè)備傳感器等高技術(shù)應(yīng)用的候選材料。

       金剛石/環(huán)氧樹脂

       通過對(duì)金剛石表面進(jìn)行羧基化等改性處理，顯著增強(qiáng)了其與環(huán)氧樹脂基體的界面結(jié)合力。這類復(fù)合材料的摩擦系數(shù)可降低30%以上，耐磨性能大幅提升，已被成功應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞表面涂層等關(guān)鍵部件，有效延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。

       碳基復(fù)合金剛石材料

       碳基復(fù)合材料則更注重結(jié)構(gòu)功能一體化。

       金剛石/碳纖維

       碳纖維增強(qiáng)金剛石抗拉強(qiáng)度達(dá)1.5GPa，密度低于3g/cm3，可用于高端網(wǎng)球拍和高爾夫球桿，實(shí)現(xiàn)器材輕量化與強(qiáng)度的平衡。

       金剛石/碳納米管

通過構(gòu)建有效的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，賦予了材料高導(dǎo)電性和大比表面積（超過500m2/g），在超級(jí)電容器電極材料領(lǐng)域展現(xiàn)出高比容量和優(yōu)異倍率性能的巨大潛力。

       最后

       金剛石復(fù)合材料正從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)應(yīng)用，其多維性能優(yōu)勢(shì)在電子散熱、航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域不斷突破傳統(tǒng)材料的性能邊界。隨著界面調(diào)控技術(shù)和制備工藝的進(jìn)步，未來或?qū)⒃谛履茉雌嚒⒖稍偕茉丛O(shè)備等新興領(lǐng)域開辟新的應(yīng)用場(chǎng)景。這一材料體系的進(jìn)化，本質(zhì)上是人類對(duì)材料性能極限的持續(xù)探索，也是科技向更高效率、更低能耗目標(biāo)邁進(jìn)的縮影。