金剛石以其優(yōu)異的導熱性能而聞名。CVD（化學氣相沉積）金剛石樣品的熱導率通常在1000至2200 W/mK之間，稀有的高純度金剛石熱導率甚至高達3320 W/mK。這種特性使金剛石成為高性能電子設備、激光系統(tǒng)和其他高效熱管理應用需求的理想散熱材料。準確測量金剛石樣品的熱導率對于優(yōu)化材料質(zhì)量和了解其在苛刻熱環(huán)境中的性能至關重要。
為什么金剛石具有如此高的熱導率和熱擴散率？
金剛石的導熱性能源于其特殊的原子結(jié)構和性質(zhì)：
強共價鍵：三維四面體結(jié)構中的每個碳原子都與其他四個碳原子以共價鍵結(jié)合，形成了一個剛性晶格，可以有效地傳遞熱量。
這些因素使金剛石成為需要高導熱性能材料應用領域的理想材料，如電子設備和大功率激光系統(tǒng)的散熱。
金剛石結(jié)構圖
紅線、藍線和深紅線的長度相同，金剛石晶格常數(shù) a = 357 pm。這表示一個常規(guī)晶胞。
具有高導熱性能的金剛石樣品可以使用Linseis TF-LFA（熱反射法薄膜導熱儀）進行分析，該儀器使用頻域熱反射技術來表征材料的熱性能，并確保在高效散熱至關重要的應用中進行質(zhì)量控制。由于晶粒尺寸、純度和厚度等因素都會影響傳輸性能，因此準確的熱導率測量對于驗證金剛石樣品的質(zhì)量和性能至關重要。
頻域熱反射法（FDTR）是測量CVD金剛石等材料熱導率的優(yōu)選方法，尤其是在需要高空間分辨率的微納米級薄膜樣品中。Linseis TF-LFA是實現(xiàn)這一目標的理想工具。
FDTR 使用調(diào)制激光誘導樣品局部加熱，并測量材料在不同調(diào)制頻率下的熱反射響應信號。通過這項技術，研究人員可以對流經(jīng)金剛石及其界面的熱流進行建模，從而確定熱導率。
CVD 金剛石的熱性能測量
x 軸顯示以赫茲為單位的對數(shù)縮放頻率，y 軸顯示泵浦激光與樣品激光之間的相位差。這里??是熱導率，??是熱擴散率，e 是傳熱效率，TBC 是傳感器層（金）與樣品（金剛石）之間的熱邊界導熱率。它決定了組合材料之間的熱交換能力。
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