一种蜂窝状结构增强复合材料及制备方法

摘要

一种蜂窝状结构增强复合材料及制备方法，所述复合材料由蜂窝状衬底材料、高导热膜层、基体材料和高导热颗粒组成，蜂窝状衬底材料为金属，高导热材料可为金刚石、石墨烯、碳纳米管中的单一物质或多种复合，基体材料为高导热金属材料或聚合物材料。本发明复合材料沿蜂窝状结构方向上形成连续的快速导热通道，且沿蜂窝轴向具有更好的定向导热性能，可在一定程度上实现对热的分级管理，材料利用率更高。此外，蜂窝结构具有可设计性强、质量稳定、高强轻质的特点，可满足航天航空、船舶、交通运输等领域对高性能轻质散热材料的需求。适于工业化应用。

权利要求

1.一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，所述的复合材料包括蜂窝状增强体和基体材料，所述基体材料为高导热金属或聚合物；所述蜂窝状增强体是在蜂窝状衬底上包覆有高导热材料，所述的高导热材料选自金刚石/石墨烯膜、金刚石膜/碳纳米管、石墨烯膜/碳纳米管、金刚石/石墨烯/碳纳米管膜中的一种；

蜂窝状结构增强复合材料的制备方法，包括下述步骤：

第一步：制备蜂窝状增强体

将蜂窝状结构衬底清洗、烘干；采用化学气相沉积在金刚石表面沉积高导热材料；高导热材料金刚石、石墨烯、碳纳米管的沉积工艺参数为：金刚石CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-10%；生长温度为600-1000℃，生长气压为103-104Pa；

石墨烯CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-80%；生长温5

度为400-1200℃，生长气压为5-10Pa；

碳纳米管CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为5-50%；生长温度为400-1300℃，生长气压为103-105Pa；

通过对CVD沉积炉内施加等离子体和磁场诱导，并实时调节碳气流量、生长温度、生长气压，实现高导热材料金刚石/石墨烯、金刚石/碳纳米管、金刚石/石墨烯/碳纳米管膜的CVD沉积，沉积参数为：金刚石CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-10%；生长温度为600-1000℃，生长气压103-104Pa；

石墨烯CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-80%；生长温度为400-1200℃，生长气压为5-105Pa；等离子电流密度为0.1-50mA/cm2；沉积区域中磁场强度为100高斯至30特斯拉；

碳纳米管CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为5-50%；生长温度为400-1300℃，生长气压103-105Pa；等离子电流密度0-30mA/cm2；沉积区域中磁场强度为

100高斯至30特斯拉；

高导热材料厚度为0.34nm-1mm；

第二步：将蜂窝状增强体与基体进行复合，得到蜂窝状结构增强金属基或聚合物基复合材料；

蜂窝状增强体与金属基体复合时，采用冷压烧结、热压烧结、等离子烧结、无压熔渗、压力熔渗、铸造中的一种技术进行复合；

蜂窝状增强体与聚合物基体复合时，采用浸渍固化成型、注射成型、压制成型、滚塑成型、注塑成型、挤塑成型、层压成型、流延成型中的一种技术进行复合。

2.根据权利要求1所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，所述基体材料为高导热金属时，基体材料选自金属铜、铝、银、铜合金、铝合金、银合金中的一种，所述铜合金、铝合金、银合金中铜、铝、银的质量百分含量大于等于50%；聚合物基体为热塑性聚合物或热固性聚合物；所述热塑性聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙二醇酯、聚对苯二甲酸、聚甲醛、聚酰胺、聚砜中的一种；所述热固性聚合物选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、氨基树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、硅橡胶、发泡聚苯乙烯、聚氨酯中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，复合材料中还含有高导热颗粒，所述高导热颗粒选自金刚石颗粒、碳纳米管、石墨烯粉、石墨烯包覆金刚石颗粒、碳纳米管包覆金刚石颗粒中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，复合材料中，蜂窝状增强体的体积分数为5-70%，基体材料体积分数为30-95%，高导热颗粒体积分数为0-50%。

5.根据权利要求1所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，蜂窝状衬底材料选自金属铜、钛、钨、钼、铬、镍中的一种或铜基合金、钛基合金、钼基合金中的一种，所述铜基合金、钛基合金、钼基合金中，铜、钛、钼的质量百分含量大于等于50%。

6.根据权利要求4所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，复合材料中包含至少一个蜂窝状增强体。

7.根据权利要求6所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，复合材料中包含多个蜂窝状增强体，蜂窝状增强体为片状或条状，所述的条状或片状蜂窝状增强体以阵列形式与基体材料复合；或所述的条状或片状蜂窝状增强体交替堆叠与基体材料复合；复合材料中的蜂窝状增强体相同或不同。

8.根据权利要求7所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，蜂窝状增强体中，由截面为六边形的蜂窝或矩形蜂窝依次排列构成。

9.根据权利要求1所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于：第一步中，将蜂窝状结构衬底清洗、烘干后；先采用电镀、化学镀、蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积、物理气相沉积中的一种方法在衬底表面沉积镍、铜、钨、钼、钛、银、铬中的一种或复合金属层后，再采用化学气相沉积高导热材料。

10.根据权利要求9所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于：蜂窝状结构衬底表面制备金属层后，先浸泡于纳米金刚石粉或石墨烯粉或碳纳米管悬浊液中进行超声震荡种植籽晶，然后，采用化学气相沉积高导热材料。

11.根据权利要求9或10任意一项所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于：蜂窝状增强体与金属基体复合时，先采用物理气相沉积、化学气相沉积、化学镀、电镀中的一种，对蜂窝状增强体表面沉积一层过渡层后再与金属基体复合，过渡层材料选自金属钨、钼、钛、镍、铬中的一种或多种，或过渡层材料选自碳化物TiC、WC、Cr7C3，NiC、Mo2C中的一种或多种。

说明书

一种蜂窝状结构增强复合材料及制备方法

技术领域

[0001] 本发明公开了一种蜂窝状结构增强复合材料及制备方法，属于复合材料制备技术领域。背景技术：

[0002] 现代科技的日新月异，让我们享受其成果所带的方便的同时，也为科研的工作带来了越来越多的挑战。随着电子信息产业的迅猛发展，多样化、超高集成、微型化、异性化成了电子器件的发展航向。对封装材料的要求自然水涨船高，各类导热材料也相继问世。从基体来分，有金属基、陶瓷基、聚合物基等；从增强体来分，有金刚石、石墨烯、碳纳米管等；从增强体的结构来分，有零维颗粒状、一维纤维或线状、二维薄片状、三维网络状和特殊结构等。专利CN105239026A提出了一种一维金刚石增强铝基复合材料及其制备方法专利，在铝基体中分布由若干一维金刚石线组成的金刚石阵列，一维金刚石线为表面改性金刚石线并与铝基体冶金结合；通过添加金刚石颗粒形成串并联复合导热结构进一步提升导热效率。专利CN105220049A提出了一种片状金刚石增强金属基复合材料及制备方法，在基体金属中设置有金刚石薄片，金刚石薄片与基体金属为冶金结合；专利CN105112754A提出了一种三维网络金刚石骨架增强铜基复合材料及制备方法，复合材料由金属基体(Al、Cu、Ag)、三维网络金刚石骨架和金刚石颗粒组成，通过金属基体中分布三维网络金刚石骨架使该复合材料沿三维金刚石骨架方向均具有优异的导热性能，并通过添加金刚石颗粒形成串并联复合导热结构进一步提升导热效率。

[0003] 与上述复合构型相比，六角蜂巢可以说是自然界的一大奇迹。它的结构比任何圆形或正方形的结构更强有力，能承担来自各方的外力。正是蜂窝这样特殊的结构，人类从中受到启发，即使最纤薄的材料，只要把它做成蜂窝形状，都能承受很大的外力，而且不易变形，这不仅减少了原材料的消耗，而且还能美化环境。蜂窝结构材料高强轻质的特点，多用于航空航天领域，它是应航空航天科技的特殊需要而发展起来的一种超轻型的复合材料，鲜有在高热导方面的报道。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种沿蜂窝状结构方向上形成连续的快速导热通道，且沿蜂窝轴向具有更好的定向导热性能的蜂窝状结构增强复合材料及制备方法，本发明制备的复合材料可在一定程度上实现对热的分级管理，材料利用率更高。

[0005] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料，所述的复合材料包括蜂窝状增强体和基体材料，所述基体材料为高导热金属或聚合物；所述蜂窝状增强体是在蜂窝状衬底上包覆有高导热材料，所述的高导热材料选自金刚石膜、石墨烯膜、碳纳米管膜、金刚石/石墨烯膜、金刚石/碳纳米管膜、石墨烯/碳纳米管膜、金刚石/石墨烯/碳纳米管膜中的种。

[0006] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料，所述基体材料为高导热金属时，基体材料选自金属铜、铝、银、铜合金、铝合金、银合金中的一种，所述铜合金、铝合金、银合金中铜、铝、银的质量百分含量大于等于50％；聚合物基体为热塑性聚合物或热固性聚合物；所述热塑性聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙二醇酯、聚对苯二甲酸、聚甲醛、聚酰胺、聚砜中的一种；所述热固性聚合物选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、氨基树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、硅橡胶、发泡聚苯乙烯、聚氨酯中的一种。

[0007] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料，复合材料中还含有高导热颗粒，所述高导热颗粒选自金刚石颗粒、碳纳米管、石墨烯粉、石墨烯包覆金刚石颗粒、碳纳米管包覆金刚石颗粒中的至少一种。

[0008] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料，复合材料中，蜂窝状增强体的体积分数为5‐70％，基体材料体积分数为30‐95％，高导热颗粒体积分数为0‐50％，各组分体积百分之和为100％。

[0009] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料，蜂窝状衬底材料选自金属铜、钛、钨、钼、铬、镍中的一种或铜基合金、钛基合金、钼基合金中的一种，所述铜基合金、钛基合金、钼基合金中铜、钛、钼的质量百分含量大于等于50％。

[0010] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料，复合材料中包含至少一个蜂窝状增强体；

[0011] 或

[0012] 复合材料中包含多个蜂窝状增强体，蜂窝状增强体为片状或条状，所述的条状或片状蜂窝状增强体以阵列形式与基体材料复合；或所述的条状或片状蜂窝状增强体交替堆叠与基体材料复合；复合材料中的蜂窝状增强体相同或不同。

[0013] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料，蜂窝状增强体中，由截面为六边形的蜂窝或矩形蜂窝依次排列构成，蜂窝状增强体的厚度为0.01～10mm，孔壁厚度0.01～5mm。

[0014] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料的制备方法，包括下述步骤：

[0015] 第一步：制备蜂窝状增强体

[0016] 将蜂窝状结构衬底清洗、烘干；采用化学气相沉积在金刚石表面沉积高导热材料；高导热材料石墨、金刚石、石墨烯、碳纳米管的沉积工艺参数为：

[0017] 石墨烯CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-80％；生长温度为400-1200℃，生长气压为5-105Pa；

[0018] 碳纳米管CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为5-50％；生长温度为400-1300℃，生长气压为103-105Pa；

[0019] 金刚石CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-10％；生长温度为600-1000℃，生长气压为103-104Pa；

[0020] 通过对CVD沉积炉内施加等离子和磁场诱导，并实时调节碳气流量、生长温度、生长气压，实现高导热材料金刚石/石墨烯、金刚石/碳纳米管、金刚石/石墨烯/碳纳米管膜的CVD沉积，沉积参数为：

[0021] 石墨烯CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-80％；生长温度为400-1200℃，生长气压为5-105Pa；等离子电流密度0-50mA/cm2；沉积区域中磁场强度为100高斯至30特斯拉；

[0022] 碳纳米管CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为5-50％；生长温度为400-1300℃，生长气压为103-105Pa；等离子电流密度0-30mA/cm2；沉积区域中磁场强度为100高斯至30特斯拉；

[0023] 金刚石CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-10％；生长温度为600-1000℃，生长气压103-104Pa；

[0024] 高导热材料厚度为0.34nm-1mm；

[0025] 第二步：将蜂窝状增强体与基体进行复合，得到蜂窝状结构增强金属基或聚合物基复合材料；

[0026] 蜂窝状增强体与金属基体复合时，采用冷压烧结、热压烧结、等离子烧结、无压熔渗、压力熔渗、铸造中的一种技术进行复合；

[0027] 蜂窝状增强体与聚合物基体复合时，采用浸渍固化成型、注射成型、压制成型、滚塑成型、注塑成型、挤塑成型、层压成型、流延成型中的一种技术进行复合。

[0028] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料的制备方法，第一步中，将蜂窝状结构衬底清洗、烘干后；先采用电镀、化学镀、蒸镀、磁控溅射、化学气相沉积、物理气相沉积中的一种方法在衬底表面沉积镍、铜、钨、钼、钛、银、铬中的一种或复合金属层后，再采用化学气相沉积高导热材料；金属层厚度为1nm-2μm。

[0029] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料的制备方法，蜂窝状结构衬底表面制备金属层后，先浸泡于纳米金刚石粉或石墨烯粉或碳纳米管悬浊液中进行超声震荡种植籽晶，然后，采用化学气相沉积高导热材料。

[0030] 本发明一种蜂窝状结构增强复合材料的制备方法，蜂窝状增强体与金属基体复合时，先采用物理气相沉积、化学气相沉积、化学镀、电镀中的一种，对蜂窝状增强体表面沉积一层过渡层后再与金属基体复合，过渡层材料选自金属钨、钼、钛、镍、铬中的一种或多种，或过渡层材料选自碳化物TiC、WC、Cr7C3，NiC、Mo2C中的一种或多种，过渡层厚度为1nm‐2μm。

[0031] 本发明提供的一种蜂窝状结构增强金属基或聚合物基复合材料及其制备方法，复合材料由蜂窝状衬底材料、高导热材料、基体材料组成，蜂窝状衬底材料可为铜、钛、钨、钼、铬等金属及其合金中至少一种，高导热材料可为金刚石、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种复合，基体材料可为高导热金属材料也可为聚合物材料。此外，在基体材料中可添加高导热颗粒，高导热颗粒可高纯颗粒或复合颗粒，高纯颗粒可为金刚石颗粒、碳纳米管、石墨烯粉中一种，复合颗粒可为石墨烯包覆金刚石颗粒、碳纳米管包覆金刚石颗粒。该复合材料沿蜂窝状多孔导热材料形成了连续的快速导热通道，使整个导热材料成为一个整体，相对于传统颗粒增强金属基复合材料，增强体的导热效率得到了极大提高，是一种很有潜力的新型热管理材料。相比公开专利CN105239026A和CN105220049A，具有更连续的增强体结构，在导热效率上有质的提高。相比专利CN105112754A，导热更具方向性，沿蜂窝轴向具有更好的定向导热性能，在一定程度上实现了对热的分级管理，材料利用率更高。此外，蜂窝结构具有可设计性强、质量稳定、高强轻质的特点，可满足航天航空领域对高性能轻质散热材料的需求。

[0032] 本发明制备的复合材料沿蜂窝状结构方向上形成了连续的快速导热通道，且沿蜂窝轴向具有更好的定向导热性能，可在一定程度上实现对热的分级管理，材料利用率更高。适于工业化应用。

具体实施方式

[0033] 下面通过具体的实施例进一步描述本发明的技术方案。

[0034] 本发明实施例制备的复合材料采用激光热导仪进行热导率测量。

[0035] 实施例一：金刚石蜂窝状结构增强的铝复合材料

[0036] 包括以下步骤：

[0037] (1)选取Cu蜂窝单元高度为1mm，先进行表面处理，用丙酮去除将蜂窝状衬底表面油污，用酸洗去除蜂窝状衬底表面氧化物后，用水洗去除酸溶液，最后，无水乙醇超声清洗；采用磁控溅射方法在蜂窝衬底表面溅射W膜层，其中W膜厚度为150nm；

[0038] (2)采用热丝CVD在改性后的蜂窝衬底表面沉积金刚石膜，沉积工艺参数：热丝距离6mm，基体温度800℃，热丝温度2200℃，沉积压强3KPa，沉积时间60小时，CH4/H2体积流量比1:99；采用磁控溅射方法在沉积上金刚石蜂窝材料表面溅射Mo/Ni/Cu复合膜层，其中Mo膜厚度为50nm，Ni膜厚度为50nm，Cu膜厚度为100nm；

[0039] (3)将改性过的沉积上金刚石蜂窝材料放入模具中，将金刚石蜂窝骨架体积的2倍Al-Si合金放置在骨架上方，其中Si的质量含量为10％，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下870℃保温30min，即得石蜂窝状结构增强的铝复合材料，复合材料的热导率为472W/mK，抗拉强度503MPa，抗弯强度为47MPa。

[0040] 实施例二：金刚石/石墨烯蜂窝状结构增强环氧树脂复合材料

[0041] 包括以下步骤：

[0042] (1)选取Ni蜂窝单元高度为0.5mm，先进行表面处理，用丙酮去除将蜂窝状衬底表面油污，用酸洗去除蜂窝状衬底表面氧化物后，用水洗去除酸溶液，最后，无水乙醇超声清洗；采用磁控溅射方法在蜂窝衬底表面溅射Mo膜层，其中Mo膜厚度为250nm；

[0043] (2)采用热丝CVD在改性后的蜂窝衬底表面沉积金刚石膜，沉积工艺参数：热丝距离6mm，基体温度850℃，热丝温度2200℃，沉积压强3KPa，沉积时间100小时，CH4/H2体积流量比1:99；采用热丝CVD生长石墨烯墙，沉积参数：H2/CH4气氛，CH4气体质量流量百分比为20％，生长温度为700℃，生长气压5×105Pa，等离子电流密度20mA/cm2，沉积区域中磁场强度为200高斯，时间为20min；采用化学镀方法在沉积上金刚石/石墨烯蜂窝材料镀Cu膜，其中Cu膜厚度为50nm，Ni膜厚度为50nm，Cu膜厚度为100nm；

[0044] (3)按体积分数环氧树脂50％，导热颗粒10％，偶联剂1％，抗氧化剂0.5％，加工助剂2％的比例混料；将金刚石/石墨烯蜂窝材料放入模具中，在常温下压铸，将配置好的环氧树脂混料注射到模具中；注射完毕后，以设定的程序固化：130℃/2h+150℃/1h+180℃/2h+200℃/3h。固化完成后自然冷却至常温。从模具中取出试样，即得到复合材料，复合材料沿蜂窝壁方向的热导率为396W/mK，抗拉强度312MPa，抗弯强度为34MPa.

[0045] 实施例三：金刚石/碳纳米管蜂窝状结构增强铜基复合材料及其制备方法[0046] 包括以下步骤：

[0047] (1)选取Cu蜂窝单元高度为2mm，先进行表面处理，用丙酮去除将蜂窝状衬底表面油污，用酸洗去除蜂窝状衬底表面氧化物后，用水洗去除酸溶液，最后，无水乙醇超声清洗；采用磁控溅射方法在蜂窝衬底表面溅射W膜层，其中W膜厚度为150nm；

[0048] (2)采用热丝CVD在改性后的蜂窝衬底表面沉积金刚石膜，沉积工艺参数：热丝距离6mm，基体温度800℃，热丝温度2200℃，沉积压强3KPa，沉积时间200小时，CH4/H2体积流量比1:99；采用磁控溅射方法在沉积上金刚石蜂窝材料表面溅射Mo/Ni/Cu复合膜层，其中Mo膜厚度为50nm，Ni膜厚度为50nm，Cu膜厚度为100nm；Cu膜表面超声丙酮溶液震荡吸附纳米NiFe2O4粒子；Cu膜表面热丝CVD制备碳纳米管工艺参数：CH4/H2含碳气体质量流量百分比为10％；生长温度为800℃，生长气压为104Pa；等离子电流密度10mA/cm2；沉积区域中磁场强度为200高斯；

[0049] (3)将金刚石/碳纳米管蜂窝材料放入模具中，将高导连续金刚石增强体阵列骨架体积的2倍Cu-Zn合金放置在骨架上方，其中Zn的质量含量为20％，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下1400℃保温30min，即可制得蜂窝状结构增强铜复合材料，复合材料沿蜂窝壁方向的热导率为868W/mK，抗拉强度578MPa，抗弯强度为62MPa.

[0050] 实施例四：金刚石蜂窝状结构增强环氧树脂基复合材料及其制备方法[0051] 包括以下步骤：

[0052] (1)选取蜂窝单元高度为1.5mm，先进行表面处理，用丙酮去除将蜂窝状衬底表面油污，用酸洗去除蜂窝状衬底表面氧化物后，用水洗去除酸溶液，最后，无水乙醇超声清洗；采用磁控溅射方法在改性后的蜂窝衬底表面溅射Ni膜层，其中Ni膜厚度为1μm；

[0053] (2)采用热丝CVD沉积金刚石膜，沉积工艺参数：热丝距离6mm，基体温度850℃，热丝温度2250℃，沉积压强3KPa，沉积时间90小时，CH4/H2体积流量比1:99；采用磁控溅射方法在沉积上金刚石蜂窝材料表面溅射Mo，膜厚度为50nm；

[0054] (4)将金刚石蜂窝材料置于压铸工艺的模具中；按体积分数环氧树脂40％，导热颗粒20％，偶联剂0.8％，抗氧化剂0.6％，加工助剂3％的比例混料；将混好的基体料置于树脂膜熔渗工艺的模具中，填入改性过的沉积上金刚石蜂窝材料中，用密封定位的真空袋封闭模腔。然后用一烘箱加热，熔化树脂。树脂在真空作用下渗透纤维层后固化，固化工艺为130℃/1h+150℃/1h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/6h。固化完成后自然冷却至室温，从模具中取出试样，复合材料沿蜂窝壁方向的热导率为194W/mK，抗拉强度271MPa，抗弯强度为30MPa.[0055] 实施例五：金刚石蜂窝状结构增强的铜复合材料

[0056] 包括以下步骤：

[0057] (1)选取Cu蜂窝单元高度为2mm，先进行表面处理，用丙酮去除将蜂窝状衬底表面油污，用酸洗去除蜂窝状衬底表面氧化物后，用水洗去除酸溶液，最后，无水乙醇超声清洗；采用磁控溅射方法在蜂窝衬底表面溅射Mo膜层，其中Mo膜厚度为300nm；

[0058] (2)采用热丝CVD在改性后的蜂窝衬底表面沉积金刚石膜，沉积工艺参数：热丝距离6mm，基体温度800℃，热丝温度2200℃，沉积压强3KPa，CH4/H2体积流量比1:99，得到金刚石膜厚度100μm；采用磁控溅射方法在沉积上金刚石蜂窝材料表面溅射Mo/Ni/Cu复合膜层，其中Mo膜厚度为50nm，Ni膜厚度为50nm，Cu膜厚度为100nm；

[0059] (3)将改性过的沉积上金刚石蜂窝材料固定放入模具中，将高导连续金刚石增强体阵列骨架体积的2倍Cu-Zn合金放置在骨架上方，其中Zn的质量含量为10％，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下1350℃保温30min，即可制得二维网络排布金刚石骨架增强铝基复合材料，复合材料热导率分别为687W/(m·K)，抗拉强度515MPa，抗弯强度为60MPa。

[0060] 实施例六：石墨烯蜂窝状结构增强硅橡胶复合材料

[0061] 包括以下步骤：

[0062] (1)选取Ni蜂窝单元高度为1.5mm，先进行表面处理，用丙酮去除将蜂窝状衬底表面油污，用酸洗去除蜂窝状衬底表面氧化物后，用水洗去除酸溶液，最后，无水乙醇超声清洗；采用磁控溅射方法在蜂窝衬底表面溅射Mo膜层，其中Mo膜厚度为200nm；

[0063] (2)在蜂窝衬底表面利用等离子辅助化学气相沉积在衬底表面生长石墨烯，沉积过程中在泡沫骨架衬底上施加等离子辅助生长，并通过在衬底底部添加磁场把等离子体约束在泡沫骨架近表面，强化等离子对泡沫骨架表面的轰击，使石墨烯垂直于金刚石表面生长，获得网孔中含有大量石墨烯包覆金刚石高导热颗粒和骨架表面生长大量石墨烯墙的泡沫骨架，沉积参数为：基体温度为800℃，沉积气压为5.0kPa，CH4/H2体积流量比1:99，等离子电流密度5mA/cm2；同时外加电场下作用下控制石墨烯的生长取向，使它们垂直与衬底表面形成石墨烯墙，其中沉积区域中磁场强度为500高斯，得到表面具有竖立的石墨烯墙阵列的蜂窝结构增强体；

[0064] (3)采用化学镀方法在沉积上石墨烯蜂窝材料镀Cu膜，其中Cu膜厚度为50nm；

[0065] (4)采用浸渍固化进行复合：a)制备硅橡胶前驱液：称取209硅橡胶前驱体，将其与购买时配有的固化剂按10:1的质量比混合，所得混合物与有机溶剂乙酸乙醋再按质量比1:9混合，再剧烈搅拌约5分钟，将混合物进行抽真空处理5分钟去除其中气泡，最终获得硅橡胶前驱体的乙酸乙醋溶液；b)混合：石墨烯墙阵列的蜂窝结构骨架放入模具中，然后按照体积比1:2滴入硅橡胶前驱体溶液，使其渗透并充分浸润金刚石宏观体，得混合体；c)真空处理：将上述混合体进行真空处理2h，去除其中的溶剂和气泡，使硅橡胶前驱液更好地填充到蜂窝骨架的孔隙中；d)加热至80℃，并保温固化4h，得到具有石墨烯蜂窝状结构增强硅橡胶复合材料，复合材料的热导率为184W/mK，抗拉强度296MPa，抗弯强度为33MPa.[0066] 实施例七：碳纳米管包覆石墨烯蜂窝状结构增强PPMA复合材料

[0067] 包括以下步骤：

[0068] (1)选取Cu蜂窝单元高度为2.5mm，先进行表面处理，用丙酮去除将蜂窝状衬底表面油污，用酸洗去除蜂窝状衬底表面氧化物后，用水洗去除酸溶液，最后，无水乙醇超声清洗；采用磁控溅射方法在蜂窝衬底表面溅射Cr膜层，其中Cr厚度为250nm；

[0069] (2)在蜂窝衬底表面采用热壁CVD沉积石墨烯膜，具体为：在H2和Ar的气氛中加热至950℃(加热过程中H2和Ar流速分别为200和500mL/min，升温速度为33℃/分钟)，待炉温升至950℃后热处理10min；热处理完成后通入CH4、H2和Ar的混合气体(气体流速分别为甲烷5mL/min、氢气200mL/min和氩气500mL/min)，开始生长石墨烯，冷却速度100℃/min，得到石墨烯薄膜平均厚度为1.7nm，即得到石墨烯蜂窝状结构增强体；

[0070] (3)再利用磁控溅射在石墨烯表面沉积一层镍，然后利用等离子辅助化学气相沉积在石墨烯表面催化生长碳纳米管，同时外加电场下作用下控制碳纳米管的生长取向，使它们垂直与石墨烯表面形成碳纳米管林，得到碳纳米管包覆石墨烯膜的强化层，沉积参数为：甲烷氢气质量流量百分比为15％；生长温度为650℃，生长气压3000Pa；等离子电流密度2
5mA/cm；沉积区域中磁场强度为500高斯，得到碳纳米管包覆石墨烯蜂窝状结构增强体；

[0071] (4)采用化学镀方法在沉积上石墨烯蜂窝材料镀Ti膜，其中Ti膜厚度为30nm；

[0072] (5)采用浸渍固化进行复合：a)制备pMMA(聚甲基丙烯酸甲醋)前驱液：称取20gpMMA，将其与有机溶剂氯仿混合，剧烈搅拌2h至PMMA完全溶解，形成PMMA质量百分比为
10％的氯仿溶液；b)混合：将金刚石三维网络放入模具中，然后按照体积比1:5滴入PMMA的氯仿溶液，使其渗透并充分浸润金刚石三维网络，得混合体；c)加热、固化：将上述混合体置于真空烘箱中于60℃真空干燥24h蒸出氯仿溶剂，然后加热至110℃，保温1h后，降至室温，最终得到具有三维网络骨架结构的金刚石/PMMA复合材料，复合材料的热导率为152W/mK，抗拉强度302MPa，抗弯强度为37MPa.

[0073] 从以上实施例得到的热导率和力学性能数据可知，本发明制备的蜂窝状结构增强金属基复合材料沿蜂窝壁方向的热导率、抗拉强度、抗弯强度均获得了巨大提升，热导率高达868W/mK，抗拉强度高达578MPa，抗弯强度高达62MPa，本发明制备的复合材料沿蜂窝状结构方向上形成了连续的快速导热通道，且沿蜂窝轴向具有更好的热学和力学性能，可在一定程度上实现对热的分级管理，材料利用率更高，综合性能明显高于传统的金属基或聚合物基复合材料的热导率。