近年来，随着微电子技术和第三代半导体技术的进步，现代电子器件逐渐

向高度集成化、多功能化和高功率化的方向发展，芯片等元器件运算速度和集成度的不断提高直接导致了器件发热量的急剧攀升，直接影响电子器件的工作稳定性、安全可靠性和使用寿命。目前，电子器件的散热问题已经成为电子信息、通讯、3C等领域发展的技术瓶颈，而解决散热问题主要依赖于先进热管理材料及其先进制备技术的发展。金刚石增强铜基复合材料作为应用最为广泛的热管理材料，可以综合利用金刚石强化相的高热导率、低热膨胀系数以及铜基体材料的优异导热导电性能和良好的机械加工性能。

目前金刚石增强铜基复合材料的制备根据铜基体材料在加工过程中的物理状态主要分为固态制备方法（放电等离子烧结）和液态制备方法（液态浸渗），上述方法都严重依赖高温、高压工艺环境，因此导致复合材料制造成本高、制造效率低以及零件加工尺寸和形状受到严格限制。

超声波增材制造方法也称为超声波固结技术，该技术作为一种典型低温固相制造方法，具有加工温度低（材料熔点的30%-50%）、零件设计自由度高、清洁高效和低碳环保等优势，在制造异种金属复合材料、智能结构/材料、梯度材料等方面具有显著优势。

团队通过金刚石表面金属化处理和三维网络栅格结构设计实现了金刚石强化相加颗粒在基体材料中空间位置的约束和固定，并联合联合应用电阻焊和超声波低温固结技术下实现了金刚石强化相颗粒在层压复合材料中稳定存在及其复合材料的自由成形和加工制备，并对金刚石/铜界面微观组织、界面演变以及固结机理和能量分配机制等方面进行了深入研究。相关结果以Microstructure and interface evolution of diamond/Cu composites prepared via ultrasonic additive manufacturing (UAM)为题发表在Journal of Materials Research and Technology（中科院1区Top期刊），论文作者为19级博士生王波。

本研究通过设计三维网络栅格结构和构建“三明治”结构金刚石增强铜基复合材料预制带实现了金刚石强化相颗粒在铜基体材料中的均匀分布和稳定存在，并通过金刚石表面改性工艺改善强化相颗粒导电性，成功实现了复合材料预制带的电阻焊快速制备。随后以预制带作为复合材料叠层制备的原材料结构单元，实现了镀铬金刚石/铜复合材料的超声波低温固结制备。

金刚石/铜高导热复合材料超声波固结制备工艺流程

金刚石/铜复合材料界面微观组织

金刚石/铜复合材料界面EBSD测试结果

团队提出的金刚石增强铜基复合材料快速短流程超声固相增材制造工艺和策略为颗粒增强金属基复合材料制备提供了新的工艺思路，本研究为理解金刚石/铜复合材料的超声波固结机理提供更加深入、可靠的理论依据，同时也为今后超声波固结技术在相类似的颗粒强化金属基复合材料的应用提供实验与理论基础，促进该技术的实际应用与推广。