随着大功率电子器件和高集成度半导体芯片发展，高性能热界面材料（TIM）需求增长，以解决热管理问题。镓基液态金属（15~39W/m·K）热导率高于传统聚合物基TIM（<0.2W/m·K），成为下一代TIM候选材料，但存在泄漏风险。“Surface-metallized diamond/liquid metal composites through diamond size engineering as high-performance thermal interface materials”研究将EGaInSn与表面涂覆Cr/Cu双层的金属化金刚石微粒机械混合，制备液态金属复合材料，研究两种不同粒径颗粒组合的影响。金刚石/液态金属TIM热导率为117.8±1.0W/m·K，金刚石含量50vol％（小/大颗粒：10/40vol％）。TIM性能测试表明，该复合材料冷却效率比先进液态金属产品高出约1.9倍，且在高功率LED设备中表现出卓越散热能力。

电子工业快速发展，半导体芯片特征尺寸缩小，电子元件功率密度上升，热管理挑战对电子设备正常运行产生重大影响。高性能TIM在热管理中至关重要，填补热源和散热器之间微小间隙，实现有效热传递。传统TIM由聚合物基质填充高导热系数微粒构成，但聚合物基质固有热导率较低，限制了其在高热流密度应用中的有效性。

镓基液态金属（LM）因金属特性具有优异导热性（15~39W/m·K），明显高于聚合物基TIM。LM流动性可有效填充电子芯片和散热器之间的微间隙，但高表面张力使其易泄漏。研究人员通过机械混合将导热填料（如Cu、Ag和金刚石）引入LM，提高导热性并降低泄漏风险。金刚石因高各向同性热导率（2000W/m·K）有望成为导热填料。Zeng等将50μm尺寸金刚石颗粒掺入LMs，含量50vol%，热导率增强（TCE）190%。Wang等采用250μm尺寸金刚石颗粒，制备金刚石含量43.9vol%的复合材料，热导率107.2W/m·K，TCE266%。Wei等采用40μm尺寸铬包覆金刚石颗粒作为填料，填料含量60vol%时，热导率112.5W/m·K，TCE284%。

单一尺寸金刚石颗粒无法在LMs基体中形成有效导热通道。Zhu等和Jang等在热塑性聚氨酯和聚二甲基硅氧烷（PDMS）中添加大尺寸和小尺寸填料，建立有效导热通道，提高复合材料热导率。此类策略很少应用于金刚石填料增强液态金属基质导热系数，具有巨大研究潜力。

“Surface-metallized diamond/liquid metal composites through diamond size engineering as high-performance thermal interface materials”研究中，中国科学院宁波材料所林正得、薛晨团队联合浙江工业大学胡晓君团队首先用铬层涂覆金刚石微粒，再用铜壳覆盖形成表面金属化金刚石颗粒（SMDP），采用磁控溅射结合流化床技术。将大尺寸SMDP（400-450μm，l-SMDP）掺入EGaInSn，TIM导热系数在金刚石含量50vol%时达100.8±0.8W/m·K。混合SMDP（m-SMDP：大小SMDP，小尺寸SMDP，200-250μm，s-SMDP）调整到EGaInSn中，在相同含量50vol%（小/大颗粒：10/40vol%）下，热导率提高到117.8±1.0W/m·K，TCE675%。该复合材料散热效率比先进液态金属产品高出约1.9倍，展现优异散热能力。本研究成果发表在《Surfaces and Interfaces》期刊。

原文：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2468023025002494?via%3Dihub