中南大学龚深Carbon: 湍流冲击均匀铸造法原位构建高导热Cu/碳纤维复合材料的Cu/Cr3C2 (ZrC) /C异质界面

本研究针对Cu和C密度差大且界面不润湿的问题，开发了一种湍流冲击均质铸造的新方法，成功制备了高导热Cu-0.5Cr-0.5Zr/碳纤维复合材料。通过超重力作用驱动合金熔体产生高速湍流，促使合金元素与碳纤维表面发生充分的界面反应，形成Cu/Cr3C2 (ZrC) /CF异质界面，改善了界面润湿性并确保了碳纤维在铜基体中的均匀分散。实验结果表明，当碳纤维含量为18 vol%时，复合材料的平面内和垂直平面方向的导热系数分别达到562 W m-1 K-1和547 W m-1 K-1。研究还通过改进的Agari模型分析了导热机理，发现3D互连导热网络和低热阻异质界面是复合材料具有优异导热性能的主要原因。