本發(fā)明公開了一種泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料及制備方法，屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電子及半導(dǎo)體器件的集成度不斷增加(如Intel四核處理器i7在270mm2的芯片上集成了約3.71億個晶體管)，使得器件的功率密度越來越大，發(fā)熱量迅速攀升，熱量不及時散出導(dǎo)致的溫升將嚴(yán)重影響器件的工作效率和使用壽命。倘若電子封裝材料與半導(dǎo)體芯片之間熱膨脹系數(shù)不匹配，器件循環(huán)工作時產(chǎn)生的熱應(yīng)力易導(dǎo)致器件熱疲勞失效。此外，航空航天及交通運輸業(yè)的快速發(fā)展對材料輕量化的要求也日益迫切。因此，高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)和輕量化是發(fā)展現(xiàn)代電子封裝材料必須考慮的三大核心要素，在國家“十三五”規(guī)劃中被列為國家重點支持的新材料。金剛石是自然界中熱導(dǎo)率最高的材料之一(室溫可達(dá)2200W/mK)，同時其熱膨脹系數(shù)和密度僅為0.8×10-6/K和3.52g/cm3，將金剛石作為增強相與高導(dǎo)熱金屬復(fù)合，在保證擁有理想熱膨脹系數(shù)和低密度的同時，可獲得更為優(yōu)異的導(dǎo)熱性能。由于Cu具有比Al更高的熱導(dǎo)率和導(dǎo)電率，同時熱膨脹系數(shù)比Al低，將Cu作為基體金屬來制備金剛石顆粒增強金屬基復(fù)合材料，可實現(xiàn)復(fù)合材料熱物理性能的進一步提升。同時，Cu的熔點高，也使Cu/金剛石復(fù)合材料具有更廣的使用范圍。因此，將金剛石與銅復(fù)合使其兼具高熱導(dǎo)、高導(dǎo)電、低熱膨脹和耐高溫等優(yōu)異的綜合性能，現(xiàn)已成為新一代電子封裝材料的研究熱點。金剛石/銅基復(fù)合材料是新一代電子封裝材料的研究熱點，核心是如何提高材料的導(dǎo)熱性能，目前國內(nèi)外主要研究思路是增加金剛石顆粒含量和改善金剛石顆粒/銅的復(fù)合界面，均取得了較好的效果。然而，此種復(fù)合結(jié)構(gòu)中的金剛石顆粒(熱導(dǎo)率1800-2200W/mK)猶如一座座由金屬銅(Al：398W/mK)連接的導(dǎo)熱孤島，既增加了兩相界面數(shù)量，又難產(chǎn)生協(xié)同作用，使金剛石優(yōu)異的導(dǎo)熱性能難以充分發(fā)揮。本發(fā)明的創(chuàng)新思路是在復(fù)合材料中構(gòu)建連續(xù)的金剛石網(wǎng)絡(luò)骨架，變高導(dǎo)熱孤島為高導(dǎo)熱通道。然而，對于傳統(tǒng)的顆粒增強型復(fù)合材料，網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)的制備難度很大，尤其是金剛石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的制備，高的脆性、高的模量和硬度導(dǎo)致其很難加工成型。中國發(fā)明專利CN105112754A提出了一種三維網(wǎng)絡(luò)金剛石骨架增強金屬基復(fù)合材料及制備方法，其中金屬三維網(wǎng)絡(luò)骨架襯底采用機械加工方法制備或采用金屬線編織而成。然而，傳統(tǒng)的機械加工方法屬于多維加工，加工工序多，成本較高。此外，機械加工受制于傳統(tǒng)機械加工手段和設(shè)備的束縛，對三維多孔骨架內(nèi)部孔徑、聯(lián)通性的精細(xì)控制難度較大。采用金屬線編織的方法，存在三維孔隙間含有縫隙，且工藝流程復(fù)雜等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括增強體、基體材料，所述增強體包括泡沫骨架襯底、金剛石強化層，所述泡沫骨架襯底表面設(shè)有金剛石強化層；所述泡沫骨架襯底選自泡沫金屬骨架、泡沫陶瓷骨架、泡沫碳骨架中的一種，所述基體材料選自銅及銅基合金。本發(fā)明泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，所述泡沫金屬骨架選自泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鈦、泡沫鈷、泡沫鎢、泡沫鉬、泡沫鉻、泡沫鐵鎳、泡沫鋁中的一種；所述泡沫陶瓷骨架選自泡沫A12O3、泡沫ZrO2、泡沫SiC、泡沫Si3N4、泡沫BN、泡沫B4C、泡沫AlN、泡沫WC、泡沫Cr7C3中的一種。本發(fā)明泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，所述泡沫骨架襯底中，泡沫孔徑為0.01-10mm，開孔率40-99.9％，泡沫孔洞均勻分布或隨機分布；泡沫骨架為平面結(jié)構(gòu)或三維立體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，所述金剛石強化層選自金剛石膜、石墨烯包覆金剛石、碳納米管包覆金剛石、碳納米管/石墨烯包覆金剛石中的至少一種。本發(fā)明泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，金剛石強化層中，石墨烯包覆金剛石是指在金剛石表面原位生長石墨烯，且石墨烯垂直于金剛石表面形成石墨烯墻；碳納米管包覆金剛石是指在金剛石表面催化生長碳納米管，且碳納米管垂直于金剛石表面形成碳納米管林；石墨烯/碳納米管包覆金剛石是指在金剛石表面原位生長石墨烯膜后再催化生長碳納米管林，且石墨烯在金剛石表面鋪展成膜，碳納米管垂直于金剛石和石墨烯表面形成碳納米管林。本發(fā)明泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，基體材料中還添加有強化顆粒，強化顆粒選自高導(dǎo)熱顆粒、超硬耐磨顆粒、導(dǎo)電顆粒中的至少一種；所述高導(dǎo)熱顆粒選自金剛石粉、石墨烯、碳納米管、石墨烯包覆金剛石微球、碳納米管包覆金剛石微球、碳納米管包覆石墨烯中的至少一種；超硬耐磨顆粒選自金剛石粉、SiC、TiC、TiN、AlN、Si3N4、Al2O3、BN、WC、MoC、Cr7C3中的至少一種；導(dǎo)電顆粒選自石墨、碳納米管、石墨烯中的至少一種。本發(fā)明泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，復(fù)合材料中，各組分的體積百分含量為：基體材料體積分?jǐn)?shù)為20-95％，增強體體積分?jǐn)?shù)為5-80％，強化顆粒體積分?jǐn)?shù)為0-30％，各組分體積百分之和為100％。本發(fā)明泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，增強體中，金剛石強化層體積分?jǐn)?shù)為1-80％，泡沫骨架體積分?jǐn)?shù)為0.1-20％，各組分體積百分之和為100％。本發(fā)明泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，在基體中，增強體以單體增強或多體陣列增強，所述多體陣列增強是指增強體以層片狀平行分布或以柱狀平行分布于基體中。本發(fā)明一種泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料的制備方法，包括下述步驟：第一步：增強體的制備將泡沫骨架襯底清洗、烘干后，采用化學(xué)氣相沉積在泡沫骨架表面原位生長金剛石，得到增強體；沉積參數(shù)為：沉積金剛石膜：含碳?xì)怏w占爐內(nèi)全部氣體質(zhì)量流量百分比為0.5-10.0％；生長溫度為600-1000℃，生長氣壓為103-104Pa；或?qū)⑴菽羌芤r底清洗、烘干后，采用化學(xué)氣相沉積在泡沫骨架表面原位生長石墨烯包覆金剛石、碳納米管包覆金剛石、石墨烯/碳納米管包覆金剛石，沉積過程中在泡沫骨架襯底上施加等離子輔助生長，并通過在襯底底部添加磁場把等離子體約束在泡沫骨架近表面，強化等離子對泡沫骨架表面的轟擊，使石墨烯垂直于泡沫骨架表面生長，形成石墨烯墻，得到增強體；沉積工藝為：沉積石墨烯墻：含碳?xì)怏w占爐內(nèi)全部氣體質(zhì)量流量百分比為0.5-80％；生長溫度為400-1200℃，生長氣壓為5-105Pa；等離子電流密度為0-50mA/cm2；沉積區(qū)域中磁場強度為100高斯至30特斯拉；沉積石墨烯包覆金剛石：首先，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在襯底表面沉積金剛石，沉積參數(shù)為：含碳?xì)怏w占爐內(nèi)全部氣體質(zhì)量流量百分比為0.5-10％；生長溫度為600-1000℃，生長氣壓為103-104Pa；然后，再在金剛石表面沉積石墨烯墻，石墨烯垂直于金剛石表面生長，形成石墨烯墻，沉積參數(shù)為：含碳?xì)怏w占爐內(nèi)全部氣體質(zhì)量流量百分比為0.5-80％；生長溫度為400-1200℃，生長氣壓為5-105Pa；等離子電流密度為0-50mA/cm2；沉積區(qū)域中磁場強度為100高斯至30特斯拉；沉積碳納米管包覆金剛石：首先，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在襯底表面沉積金剛石，沉積參數(shù)為：含碳?xì)怏w占爐內(nèi)全部氣體質(zhì)量流量百分比為0.5-10.0％；生長溫度為600-1000℃，生長氣壓為103-104Pa；然后，在金剛石表面采用電鍍、化學(xué)鍍、蒸鍍、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積中的一種方法在沉積表面沉積鎳、銅、鈷的一種或復(fù)合催化層；再沉積碳納米管，沉積參數(shù)為：含碳?xì)怏w占爐內(nèi)全部氣體質(zhì)量流量百分比為5-50％；生長溫度為400-1300℃，生長氣壓為103-105Pa；等離子電流密度為0-30mA/cm2；沉積區(qū)域中磁場強度為100高斯至30特斯拉；沉積石墨烯/碳納米管包覆金剛石：首先，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在襯底表面沉積金剛石，沉積參數(shù)為：含碳?xì)怏w占爐內(nèi)全部氣體質(zhì)量流量百分比為0.5-10％；生長溫度為600-1000℃，生長氣壓為103-104Pa；然后，在金剛石表面沉積石墨烯膜，沉積參數(shù)為：含碳?xì)怏w質(zhì)量流量百分比為0.5-80％；生長溫度為400-1200℃，生長氣壓為5-105Pa；等離子電流密度為0-50mA/cm2；沉積區(qū)域中磁場強度為100高斯至30特斯拉；沉積區(qū)域中磁場強度為100高斯至30特斯拉；最后，在石墨烯表面采用電鍍、化學(xué)鍍、蒸鍍、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積中的一種方法在襯底表面沉積鎳、銅、鈷的一種或復(fù)合催化層后，沉積碳納米管林，沉積參數(shù)為：含碳?xì)怏w質(zhì)量流量百分比為5-80％；生長溫度為400-1200℃，生長氣壓為5-105Pa；等離子電流密度為0-50mA/cm2；第二步：采用壓力熔滲技術(shù)將具有金剛石強化層的增強體與銅基體復(fù)合。本發(fā)明一種泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料的制備方法，第一步中，泡沫骨架襯底清洗、烘干后，先采用電鍍、化學(xué)鍍、蒸鍍、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積中的一種方法在襯底表面沉積鎳、銅、鎢、鉬、鈦、銀、鉻中的一種或復(fù)合金屬層，然后，置于納米晶和微米晶金剛石混合顆粒的懸濁液中，加熱至沸騰后，于超聲波中震蕩、分散均勻，得到網(wǎng)孔中間鑲嵌大量納米晶和微米晶金剛石顆粒的泡沫骨架襯底；對泡面骨架襯底采用化學(xué)氣相沉積在泡沫骨架表面或金剛石顆粒表面原位生長金剛石膜、石墨烯包覆金剛石、碳納米管包覆金剛石、石墨烯/碳納米管包覆金剛石，得到增強體。本發(fā)明一種泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料的制備方法，在增強體表面制備一層改性層后，采用壓力熔滲技術(shù)與銅基體復(fù)合；所述改性層選自鎢、碳化鎢、鉬、碳化鉬、鉻、碳化鉻、鈦、碳化鈦、鎳、銅、鋁、鉑、鎢基合金、鉬基合金、鉻基合金、鈦基合金、鎳基合金、銅基合金、鋁基合金、鉑基合金中的至少一種；改性層采用電鍍、化學(xué)鍍、蒸鍍、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積中的一種方法在增強體表面制備。本發(fā)明選用易于制備且無縫連接的泡沫金屬或泡沫陶瓷或泡沫碳骨架作為襯底，利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在其表面制備高導(dǎo)熱金剛石膜層，構(gòu)建出高導(dǎo)熱金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架，再將其與金屬基體復(fù)合，使高導(dǎo)熱金剛石與金屬形成雙連通三維網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)，使增強相與基體相在空間都保持連續(xù)分布，構(gòu)成連續(xù)的導(dǎo)熱通道，產(chǎn)生并聯(lián)式導(dǎo)熱，從而弱化復(fù)合界面對材料熱學(xué)性能的負(fù)面影響，既能使增強相作為一個整體充分發(fā)揮導(dǎo)熱效率，又不降低金屬基體在復(fù)合材料中的良好塑韌性。同時還可以添加高導(dǎo)熱金剛石粉、石墨烯、碳納米管或降低熱膨脹系數(shù)的高導(dǎo)熱陶瓷顆粒如SiC、AlN等中的一種或多種，實現(xiàn)熱學(xué)和力學(xué)性能的進一步提升。本發(fā)明制得的復(fù)合材料可以完整地復(fù)制了泡沫金屬的結(jié)構(gòu)，高導(dǎo)熱材料以無縫連接的方式構(gòu)成一個全連通的整體，以三維網(wǎng)絡(luò)的形式均勻低分布于復(fù)合材料中，具有優(yōu)異的連續(xù)導(dǎo)熱能力、電荷傳導(dǎo)能力和極低密度，使得復(fù)合材料的熱導(dǎo)率、導(dǎo)電率及機械強度相比較傳統(tǒng)復(fù)合材料有極大提高，將會是一種很有潛力的新型多功能復(fù)合材料，可以廣泛應(yīng)用于在熱管理、電子、能源、交通等國民經(jīng)濟領(lǐng)域。附圖說明附圖1為本發(fā)明中泡沫骨架在基體中以單體增強的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本發(fā)明中泡沫骨架在基體中以層片狀平行分布增強的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3a、附圖3b為本發(fā)明中泡沫骨架在基體中以柱狀平行分布增強的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面通過具體的實施例進一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明實施例按以下工藝或步驟進行：(1)將泡沫骨架襯底放入在乙醇中進行超聲震蕩清洗，取出烘干待用；(2)采用電鍍、化學(xué)鍍、蒸鍍、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積中的一種方法在泡沫骨架表面制備中間過渡層，所述的中間過渡層包括鎳、銅、鎢、鉬、鈦、銀、鉻中的一種或復(fù)合金屬層；(3)將納米晶和微米晶金剛石混合顆粒、泡沫骨架襯底、溶劑混合，加熱至沸騰，然后，置于大功率超聲波中震蕩30min、分散均勻后，取出泡沫骨架襯底烘干，得到網(wǎng)孔中間鑲嵌大量納米晶和微米晶金剛石顆粒的泡沫骨架襯底；(4)采用熱絲化學(xué)氣相沉積在金屬襯底表面沉積連續(xù)致密的金剛石強化層，所述金剛石強化層為選自金剛石膜、石墨烯包覆金剛石、碳納米管包覆金剛石、碳納米管/碳納米管包覆金剛石中的至少一種；(5)具有強化層的泡沫骨架與基體材料復(fù)合之前，為改善強化層與基體材料的結(jié)合性能，需對強化層進行表面改性處理，采用電鍍、化學(xué)鍍、蒸鍍、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積中的一種方法在具有石墨烯強化層的泡沫骨架表面制備鎢、碳化鎢、鉬、碳化鉬、鉻、碳化鉻、鈦、碳化鈦、鎳、銅、鋁、鉑、鎢合金、鉬合金、鉻合金、鈦合金、鎳合金、銅合金、鋁合金、鉑合金中的至少一種改性層；(6)經(jīng)表面改性處理后的泡沫金剛石骨架增強體在基體中的布設(shè)方式可分為如下三種方式:a.泡沫金剛石骨架作為整體增強體與基體復(fù)合，復(fù)合材料整體形成金剛石/銅網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)；b.泡沫金剛石骨架作為片狀增強體與基體復(fù)合，增強體在基體中的排布方向為平行排布；c.泡沫金剛石骨架作為條狀增強體與基體復(fù)合，增強體在基體中的排布方向為平行排布；(7)采用壓力熔滲技術(shù)將具有金剛石強化層的泡沫骨架與銅基體復(fù)合。實施例一:泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，本例中采用孔徑為0.25mm的泡沫銅作為襯底，泡沫金剛石增強體占復(fù)合材料體積分?jǐn)?shù)20％，首先按照步驟(1)對泡沫銅三維網(wǎng)絡(luò)襯底進行清洗，之后按步驟(2)采用磁控濺射技術(shù)在泡沫銅三維網(wǎng)絡(luò)骨架表面沉積厚度為50nm的鉬膜作為中間過渡層；然后按照步驟(3)得到網(wǎng)孔中間鑲嵌大量納米晶和微米晶金剛石顆粒的泡沫骨架襯底；(4)采用熱絲CVD沉積金剛石膜，沉積工藝參數(shù)：熱絲距離6mm，基體溫度850℃，熱絲溫度2200℃，沉積壓強3KPa，CH4/H2體積流量比1:99，通過調(diào)控沉積時間，得到金剛石膜厚度70μm，即得到泡沫銅襯底金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架；之后按照步驟(5)采用真空蒸發(fā)的方法在泡沫金剛石骨架表面蒸鍍一層金屬鎢膜進行表面改性，鎢膜厚度為400nm；(6)將表面鍍鎢的泡沫金剛石骨架置于模具中，采用作為片狀增強體在基體中平行設(shè)置進行復(fù)合；(7)采用真空擠壓鑄造法將具有金剛石強化層的泡沫骨架與銅基體復(fù)合，具體工藝參數(shù)如下：泡沫金剛石骨架預(yù)制件加熱至1000℃恒溫1h，成型模具加熱至800℃恒溫1h，純銅熔化加熱至1350℃恒溫1h后除氣去渣；現(xiàn)將銅液澆注再將網(wǎng)絡(luò)骨架預(yù)制件置于靜模上，動模下行合模，合模后用壓鑄真空機對模腔抽真空，當(dāng)模腔真空度小于1000Pa時，擠壓頭開始加壓，最終鑄造壓力為120MPa，保壓2分鐘后脫模得到泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料，熱導(dǎo)率為722W/(m·K)。實施例二:泡沫金剛石/石墨烯骨架增強銅基復(fù)合材料，本例中采用孔徑為0.4mm的泡沫鎳作為襯底，泡沫金剛石增強體占復(fù)合材料體積分?jǐn)?shù)30％，首先按照步驟(1)對泡沫銅三維網(wǎng)絡(luò)襯底進行清洗，首先按照步驟(1)對泡沫鎳三維網(wǎng)絡(luò)襯底表面進行預(yù)處理，之后按步驟(2)采用蒸鍍的方法在泡沫鎳三維網(wǎng)絡(luò)骨架表面沉積厚度為150nm的鉻膜作為中間過渡層；然后按照步驟(3)得到網(wǎng)孔中間鑲嵌大量納米晶和微米晶金剛石顆粒的泡沫骨架襯底；(4)采用熱絲CVD沉積金剛石膜，沉積工藝參數(shù)：熱絲距離6mm，基體溫度900℃，熱絲溫度2200℃，沉積壓強3KPa，CH4/H2體積流量比1:99，控制沉積時間得到金剛石膜厚度200μm，得到泡沫鎳襯底金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架，再在金剛石表面利用等離子輔助化學(xué)氣相沉積在金剛石表面原位生長石墨烯，沉積過程中在泡沫骨架襯底上施加等離子輔助生長，并通過在襯底底部添加磁場把等離子體約束在泡沫骨架近表面，強化等離子對泡沫骨架表面的轟擊，使石墨烯垂直于金剛石表面生長，獲得網(wǎng)孔中含有大量石墨烯包覆金剛石高導(dǎo)熱顆粒和骨架表面生長大量石墨烯墻的泡沫骨架，沉積參數(shù)為：基體溫度為900℃，沉積氣壓為5.0kPa，CH4/H2體積流量比20:80，等離子電流密度5mA/cm2，沉積區(qū)域中磁場強度為450高斯，沉積時間30min；同時外加電場下作用下控制石墨烯的生長取向，使它們垂直與金剛石表面形成石墨烯墻，得到石墨烯包覆金剛石膜的強化層，得到泡沫鎳襯底石墨烯包覆金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架；之后按照步驟(5)在與基體材料復(fù)合之前，采用電鍍的方法在泡沫金剛石/石墨烯骨架表面電鍍一層金屬銅膜進行表面改性，銅膜厚度為500nm；(6)將表面鍍銅的泡沫金剛石/石墨烯骨架置于模具中，采用作為條狀增強體在基體中平行設(shè)置進行復(fù)合；(7)采用真空壓力鑄造法將具有石墨烯包覆金剛石復(fù)合強化層的泡沫骨架與銅基體復(fù)合，具體工藝參數(shù)如下：泡沫骨架預(yù)制件加熱至1020℃恒溫1h，成型模具加熱至940℃恒溫1h，銅合金(牌號T1)熔化加熱至1300℃恒溫0.5h后除氣去渣；銅合金液澆注合模且沖頭超過澆注口后用壓鑄真空機對模腔抽真空，當(dāng)模腔真空度小于1000Pa時，沖頭繼續(xù)加壓，最終鑄造壓力為80MPa，保壓2分鐘后脫模得到泡沫石墨烯包覆金剛石骨架增強銅合金復(fù)合材料，熱導(dǎo)率為854W/(m·K)。實施例三:泡沫金剛石/碳納米管骨架增強銅基復(fù)合材料，本例中采用孔徑為1.2mm泡沫鎢作為襯底，泡沫金剛石增強體占復(fù)合材料體積分?jǐn)?shù)50％，首先按照步驟(1)對泡沫鎢三維網(wǎng)絡(luò)襯底進行清洗，之后不加中間過渡層，直接利用化學(xué)氣相沉積原位生長金剛石；然后按照步驟(3)得到網(wǎng)孔中間鑲嵌大量納米晶和微米晶金剛石顆粒的泡沫骨架襯底；按照步驟(4)采用熱絲CVD沉積金剛石膜，沉積工藝參數(shù)：熱絲距離6mm，基體溫度900℃，熱絲溫度2300℃，沉積壓強3KPa，CH4/H2體積流量比1:99，控制沉積時間得到金剛石膜厚度400μm，即得到泡沫鎢襯底金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架，再磁控濺射在金剛石表面沉積一層鎳，然后利用等離子輔助化學(xué)氣相沉積在金剛石表面催化生長碳納米管，同時外加電場下作用下控制碳納米管的生長取向，使它們垂直與金剛石表面形成碳納米管林，得到碳納米管包覆金剛石膜的強化層，沉積參數(shù)為：甲烷/氫氣質(zhì)量流量百分比為20：80；生長溫度為600℃，生長氣壓3kPa；等離子電流密度5mA/cm2；沉積區(qū)域中磁場強度為500高斯，得到泡沫鎢襯底碳納米管包覆金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架；；之后按照步驟(5)在與基體材料復(fù)合之前，采用真空蒸發(fā)的方法在泡沫鎢襯底碳納米管包覆金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架表面蒸鍍一層金屬鈦膜進行表面改性，鈦膜厚度為400nm；(6)將表面鍍鈦的泡沫骨架置于模具中，采用作為整體增強體的布設(shè)方式與基體進行復(fù)合；(7)采用真空氣壓鑄造法將具有金剛石/碳納米管強化層的泡沫骨架與銅基體復(fù)合，具體工藝參數(shù)如下：真空室壓力5Pa，網(wǎng)絡(luò)骨架和成型模具加熱溫度940℃恒溫2h，銅合金(牌號H96)熔化加熱溫度1260℃恒溫1小時，浸滲入壓力為8MPa，保壓冷卻至400℃卸壓，脫模得到泡沫金剛石/碳納米管骨架增強銅基復(fù)合材料，熱導(dǎo)率為1198W/(m·K)。實施例四:泡沫金剛石骨架增強銅合金復(fù)合材料，本例中采用孔徑為0.5mm多孔陶瓷碳化硅作為襯底，泡沫金剛石增強體占復(fù)合材料體積分?jǐn)?shù)25％，首先按照步驟(1)對泡沫碳化硅三維網(wǎng)絡(luò)襯底進行清洗，之后按步驟(2)采用磁控濺射的技術(shù)在泡沫碳化硅三維網(wǎng)絡(luò)骨架表面沉積厚度為200nm的鎢膜作為中間過渡層；然后按照步驟(3)得到網(wǎng)孔中間鑲嵌大量納米晶和微米晶金剛石顆粒的泡沫骨架襯底；然后按照步驟(4)采用熱絲CVD沉積金剛石膜，沉積工藝參數(shù)：熱絲距離6mm，基體溫度800℃，熱絲溫度2200℃，沉積壓強3KPa，沉積時間100小時，CH4/H2體積流量比1:99，得到金剛石膜厚度150μm，即得到泡沫碳化硅襯底金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架；之后按照步驟(5)在與基體材料復(fù)合之前，采用蒸鍍方法在金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架表面蒸鍍一層金屬鎢銅合金膜進行表面改性，鎢銅合金膜厚度為200nm；(6)將表面鎢銅合金膜的泡沫石墨烯骨架置于模具中，采用作為整體增強體的布設(shè)方式與基體進行復(fù)合；(7)將高導(dǎo)熱泡沫骨架體積的2倍銅硅合金放置在骨架上方，其中Si的質(zhì)量含量為15％，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下1350℃保溫30min，即可制得泡沫金剛石骨架增強銅合金復(fù)合材料，熱導(dǎo)率為772W/(m·K)。實施例五:泡沫金剛石/石墨烯/碳納米管骨架增強銅基復(fù)合材料，本例中采用孔徑為0.25mm泡沫碳作為襯底，泡沫金剛石增強體占復(fù)合材料體積分?jǐn)?shù)60％，首先按照步驟(1)對泡沫碳三維網(wǎng)絡(luò)襯底進行清洗，之后按步驟(2)采用磁控濺射技術(shù)在泡沫碳三維網(wǎng)絡(luò)骨架表面沉積厚度為50nm的鉻膜作為中間過渡層；然后按照步驟(3)得到網(wǎng)孔中間鑲嵌大量納米晶和微米晶金剛石顆粒的泡沫骨架襯底；步驟(4)采用熱絲CVD沉積金剛石膜，沉積工藝參數(shù)：熱絲距離6mm，基體溫度800℃，熱絲溫度2200℃，沉積壓強3kPa，CH4/H2體積流量比1:99，通過控制沉積時間得到金剛石膜厚度400μm，即得到泡沫碳襯底金剛石三維網(wǎng)絡(luò)骨架；再采用熱壁CVD在金剛石表面沉積石墨烯膜，具體為：在H2和Ar的氣氛中加熱至950℃(加熱過程中H2和Ar流速分別為200和500mL/min，升溫速度為33℃/分鐘)，待爐溫升至950℃后熱處理10min；熱處理完成后通入CH4、H2和Ar的混合氣體(氣體流速分別為甲烷5mL/min、氫氣200mL/min和氬氣500mL/min)，開始生長石墨烯，沉積時間為50min，冷卻速度100℃/min，即得到泡沫碳金剛石/石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)骨架；再磁控濺射在石墨烯表面沉積一層鎳，然后利用等離子輔助化學(xué)氣相沉積在石墨烯表面催化生長碳納米管，同時外加電場下作用下控制碳納米管的生長取向，使它們垂直與石墨烯表面形成碳納米管林，得到泡沫碳金剛石/石墨烯/碳納米管三維網(wǎng)絡(luò)骨架，沉積參數(shù)為：甲烷/氫氣質(zhì)量流量百分比為10％；生長溫度為600℃，生長氣壓為3kPa；等離子電流密度為5mA/cm2；沉積區(qū)域中磁場強度為500高斯，沉積時間為40min。之后按照步驟(5)在與基體材料復(fù)合之前，采用真空蒸發(fā)的方法在泡沫金剛石骨架表面蒸鍍一層金屬碳化鎢膜進行表面改性，碳化鎢膜厚度為150nm；(6)將表面鍍碳化鎢膜的泡沫金剛石骨架置于模具中，采用作為片狀增強體在基體中平行設(shè)置進行復(fù)合；(7)采用真空氣壓鑄造法將具有泡沫碳金剛石/石墨烯/碳納米管三維網(wǎng)絡(luò)骨架與銅基體復(fù)合，具體工藝參數(shù)如下：真空室壓力5Pa，網(wǎng)絡(luò)骨架和成型模具加熱溫度840℃恒溫2h，銅合金(牌號H96)熔化加熱溫度1260℃恒溫1小時，浸滲入壓力為8MPa，保壓冷卻至400℃卸壓，脫模得到泡沫金剛石/石墨烯/碳納米管骨架增強銅基復(fù)合材料，復(fù)合材料整體熱導(dǎo)率為1362W/(m·K)。從以上實施例得到的熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明制備的泡沫金剛石骨架增強銅基復(fù)合材料的熱導(dǎo)率獲得了巨大提升，熱導(dǎo)率高達(dá)1089W/mK，本發(fā)明制得的復(fù)合材料完整地復(fù)制了泡沫骨架的結(jié)構(gòu)，高導(dǎo)熱材料以無縫連接的方式構(gòu)成一個全連通的整體，增強相與基體相在三維空間內(nèi)保持連續(xù)分布，形成網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)，可有效弱化復(fù)合界面對材料熱學(xué)性能的影響，既不降低金屬基體良好塑韌性，又能使增強相成為一個整體，最大限度發(fā)揮增強體的導(dǎo)熱效率，使復(fù)合材料具有優(yōu)異的連續(xù)導(dǎo)熱能力、電荷傳導(dǎo)能力和極低密度，綜合性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的金屬基復(fù)合材料，是一種很有潛力的多功能復(fù)合材料，可以廣泛應(yīng)用于在熱管理、電子、機械、能源、交通等國民經(jīng)濟領(lǐng)域。