CN1944698A - 一种超高导热、低热膨胀系数的复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种超高导热、低热膨胀系数的复合材料及其制备方法，属于高性能功能材料领域。超高导热、低热膨胀系数的复合材料是由高导热非金属材料与高导热金属材料的至少两相所构成。高导热非金属材料包含金刚石、裂解石墨、碳纳米管、SiC、AlN等中的一种或多种；高导热金属材料是铜、银或铝。制备方法是将高导热非金属材料的粉末颗粒或纤维与高导热金属材料的粉末颗粒混合进行成形与热固结；热固结是在是真空或氩气、氢气、氮气、分解氨保护气氛下进行。优点在于，复合材料具有导热率高、热膨胀系数与电子器件匹配；其良好的散热性、适中的热膨胀系数可以保障部件高发热密度条件下长期稳定地工作。产业化的应用前景广阔。

Description

一种超高导热、低热膨胀系数的复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高性能功能材料领域，特别是提供了一种超高导热、低热膨胀系数的复合材料及其制备方法。

背景技术

微波功率器件是雷达信息传输的重要器件，并且随着通讯量的增大，微波器件的功率不断上升，随之带来的问题是器件产生的热量如何有效导出。传统的微波功率器件的外壳和散热基板均为可伐合金或W-Cu合金，其中W-Cu合金的热导率较高，为231W/m·k，密度为14.98g/cm³，热膨胀系数在9ppm/℃左右。一方面，该类材料的密度较大，增加了器件的重量，同时热导率已不能满足大功率微波器件对材料热性能的要求。开发一种高导热低膨胀系数的新型材料已成为迫切需要解决的问题，此材料须具有高的热导率，保证及时有效的将热导出；同时具有与微波器件衬底相近的热膨胀系数，避免热循环过程中与衬底之间产生空洞或剥离。

近年来，众多的研究者对高导热低膨胀系数的材料进行了研究。美国的Lawrence Livermore国家实验室与Sun Microsystems公司早在1995年开发了金刚石-铜复合材料，称之为Dymalloy，I型金刚石的体积分数为55％，将表面涂覆金属的金刚石粉放入模中压实，然后真空渗铜合金，制备的复合材料热导率达到420W/m·k，在25℃的膨胀系数为5.5ppm/℃，可与Si、GaAs的CTE相匹配，材料具有一定的塑性，便于加工，但是因为采用了近终成形工艺，表面光洁度较差，如对表面光洁度有要求需镀覆或抛光。2002年6月日本Sumitomo Electric公司采用高压烧结技术制备了名为DMCH(Diamond Metal Composite Heatsink)的用做热沉的金刚石-铜复合材料，具有600W/m·k的热导率，可达AlN和CuW的3倍；与半导体材料如GaAs和InP相近的热膨胀系数4.0～6.0ppm/℃，提高了可焊性；电阻率为5.0×10^-4Ω·m，适宜用做大电流器件；最大尺寸可达60×10mm，可制备大尺寸热沉；成本低，仅为纯金刚石热沉的1/2或1/3。2003年摩洛哥的Advanced Diamond Solutions公司同样采用了高压烧结技术制备名为HeaThru的金刚石-铜复合材料，包括DiaCu-I和DiaCu-II两个系列，热导率高；热膨胀系数可调；可镀Ni/Ag/Au金属化，HeaThru可以直接与热管、热沉和芯片金属连接；具有光滑的表面，可调的电导；密度小，质量轻，成本低。

国内对于高导热低膨胀系数材料的研究还处于起步阶段，大多研究的是在金属基底上合成金刚石薄膜，获得金刚石-金属的层状复合材料。而对由高导热非金属材料与高导热金属材料构成的复合材料研究较少，目前尚缺乏成功的报道。

发明内容

本发明的内容在于提供一种高导热、低热膨胀系数的复合材料及其制备方法，满足大功率微波器件及LED器件等对材料导热性能及热膨胀性能的要求。

本发明的超高导热、低热膨胀系数复合材料，是由高导热非金属材料与高导热金属材料的至少两相所构成。

高导热非金属材料与高导热金属材料都具有高的导热率，为复合材料的导热率提供保证，同时，高导热非金属材料的热膨胀系数小，通过高导热非金属材料与高导热金属材料的组合，能够得到与电子器件相匹配的热膨胀系数。

所述高导热非金属材料包含金刚石、裂解石墨、碳纳米管、SiC、AlN等中的一种或多种；所述高导热金属材料是铜、银或铝。所述高导热非金属材料的体积百分比为30～70％。上述非金属材料与金属材料具有高的导热率，上述非金属材料具有低的热膨胀系数。按照上述体积百分比配比能够满足性能的要求。

所述高导热非金属材料是粉末颗粒状或纤维状；所述高导热金属材料是粉末颗粒状、薄片状或块状。使用上述形态的非金属材料与金属材料，适合于由下述制备方法制备高导热、低热膨胀系数复合材料。

本发明中高导热、低热膨胀系数的复合材料的一种制备方法，将高导热非金粉末颗粒或纤维与高导热金属材料的粉末颗粒混合，成形，热固结；热固结是在是真空或氩气、氢气、氮气、分解氨保护气氛下进行；制备出高导热非金属材料与高导热金属材料两相都是三维连续，或者是在导热方向上连续的高导热、低热膨胀系数的复合材料。

所述热固结是常压烧结、减压(真空)烧结、加压烧结、热压、热等静压、热轧制、热挤出、放电等离子体烧结(SPS)、超高压烧结、电火花烧结、微波烧结等中的一种、两种或三种。通过上述方法能够实现所述高导热非金属材料与所述高导热金属材料牢固接合。

所述热固结是在保护气氛下进行，所述保护气氛是真空、氩气、氢气、氮气、分解氨等。采用保护气氛能够防止所述高导热非金属材料与所述高导热金属材料在热固结过程中的氧化与不良反应，有利于所述高导热非金属材料与所述高导热金属材料牢固接合。

在所述热固结之前对高导热非金属材料的粉末颗粒(或纤维)与高导热金属材料的粉末颗粒进行处理，所述处理包括机械合金化(高能球磨)，所述机械合金化(高能球磨)的设备可以是行星式球磨机、搅拌式球磨机、以及振动式球磨机。所述机械合金化(高能球磨)可以是干式，也可以是湿式，所述干式球磨是在保护气氛下进行，所述湿式球磨是采用有机物液体混合，所述机物液体包含乙醇、丙酮、石油醚等。通过所述机械合金化(高能球磨)处理，能够使原材料粉末颗粒发生变形、断裂、与再结合，增大粉末颗粒的比表面积与内部的缺陷，从而增大原材料粉末颗粒的活化能量，由此能够促进烧结，降低烧结温度、缩短烧结时间，提高烧结体的性能。具体地，能够增大所述高导热非金属材料与所述高导热金属材料接合，减少界面热阻。行星式球磨机、搅拌式球磨机、以及振动式球磨机等机械合金化的设备，能够满足上述要求。所述干式球磨中的保护气氛与所述湿式球磨中的有机物液体，能够防止原材料粉末颗粒在球磨过程中的氧化与不良反应。

可以在所述热固结之前对高导热非金属材料的粉末颗粒(或纤维)实施表面处理。能够增大高导热非金属材料与高导热金属材料的接合性。

所述表面处理包括对高导热非金属材料粉末颗粒(或纤维)进行涂层。所述涂层能够对高导热非金属材料起到保护作用，同时能够增大高导热非金属材料与高导热金属材料的接合性。

所述涂层的方法包括化学气相沉积(CVD)、物理沉积(PVD)、磁控溅射、化学镀、电镀、液相沉淀析出等；所述涂层的成分包含Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir中的一种或多种。采用上述涂层的方法能够在所述高导热非金属材料的表面形成一层薄的金属层膜，形成成分包含上述金属的一种或多种的金属层膜，能够对高导热非金属材料起到保护作用，同时能够增大高导热非金属材料与高导热金属材料的接合性。例如在使用金刚石粉末颗粒、裂解石墨、碳纳米管等作为高导热非金属材料的情况下，在高导热非金属材料的粉末颗粒(或纤维)上涂敷成分包含上述金属的一种或多种的金属层膜时，上述金属元素中的碳化物形成元素会与高导热非金属材料反应而生成碳化物，该碳化物同时具有与高导热非金属材料及高导热金属材料的良好的接合性，所以能够增大高导热非金属材料与高导热金属材料的接合性，降低界面热阻。

在所述涂层的工艺过程中可以使导热非金属材料粉末颗粒(或纤维)振动。这样能够使导热非金属材料粉末颗粒(或纤维)上的涂层更加均匀。

本发明中另一种高导热、低热膨胀系数的复合材料的制备方法，是采用适当的工艺，制备出高导热非金属材料与高导热金属材料两相都是三维连续的超高导热、低热膨胀系数的复合材料。

其中一种适当的工艺是将高导热非金属材料的粉末颗粒(或纤维)制备成具有适当孔隙度的多孔材料骨架，再将熔融的高导热金属材料渗入所述多孔材料骨架，凝固后得到高导热、低热膨胀系数的复合材料。采用该方法，由于预先制备的骨架是由高导热非金属材料构成三维连续的材料，且熔融渗入的高导热金属材料也是三维连续的材料，所以能够制备出高导热非金属材料与高导热金属材料两相都是三维连续的超高导热、低热膨胀系数的复合材料。

所述熔融的高导热金属材料的渗入可以是无压渗入，也可以是压力渗入。当所述熔融的高导热金属材料对于高导热非金属材料的润湿性较好时，可采用无压渗入的方式，具有设备简单，工艺操作容易的优点；在润湿性不太好时，可采用压力渗入的方式。

制备所述高导热非金属材料的多孔材料骨架的方法包含松装烧结、压制后的常压烧结、减压(真空)烧结、加压烧结、热压、热等静压、热轧制、热挤出、放电等离子体烧结(SPS)、超高压烧结、电火花烧结、微波烧结等。通过采用上述方法并适当地控制工艺参数，可以得到材料三维连续，具有适当数量开放孔隙的超高导热非金属材料的多孔材料骨架。

在制备所述高导热非金属材料的多孔材料骨架的工艺中，可以向所述高导热非金属材料的原材料中添加碳化物形成元素，所述碳化物形成元素包含Ti、V、Cr、Si、Nb等。通过所述碳化物形成元素的添加，能够增强所述高导热非金属材料粉末颗粒之间的接合，有利于形成具有适当数量开放孔隙的超高导热非金属材料的多孔材料骨架。

本发明中制备高导热非金属材料与高导热金属材料两相都是三维连续的超高导热、低热膨胀系数的复合材料的方法中，所述另一适当的工艺是将高导热金属材料的粉末颗粒制备成具有适当孔隙度的多孔材料骨架，再将高导热非金属材料的微细粉末颗粒填充于所述高导热金属多孔材料骨架，随后进行热固结而得到高导热、低热膨胀系数的复合材料。采用该工艺制备的高导热金属材料的多孔骨架保证了高导热金属材料的三维连续性；随后填充于所述高导热金属多孔材料骨架的超高导热非金属材料的微细粉末颗粒提供了高导热非金属材料成为三维连续的可能性，在此基础上能够制备高导热非金属材料与高导热金属材料两相都是三维连续的超高导热、低热膨胀系数的复合材料。

在高导热非金属材料的微细粉末颗粒填充于所述高导热金属多孔材料骨架时，对所述高导热金属多孔材料骨架施以振动，所述振动可以是超声波振动。采用超声波振动等措施有利于高导热非金属材料的微细粉末颗粒的致密填充。

在上述高导热、低热膨胀系数的复合材料的制备方法中，所述热固结是常压烧结、减压(真空)烧结、加压烧结、热压、热等静压、热轧制、热挤出、放电等离子体烧结(SPS)、超高压烧结、电火花烧结、微波烧结等中的一种或多种。通过上述方法能够实现所述高导热非金属材料与所述高导热金属材料牢固接合。能够增大高导热非金属材料与高导热金属材料的接合性，降低界面热阻。

本发明中制备高导热非金属材料与高导热金属材料两相都是连续的超高导热、低热膨胀系数的复合材料的方法中，所述另一适当的工艺是将高导热非金属材料的粉末颗粒(或纤维)涂敷于所述高导热金属箔(薄片)之上，再将涂敷了高导热非金属材料的粉末颗粒(或纤维)的所述高导热金属箔(薄片)卷成圆柱状，形成径向是高导热非金属材料与高导热金属材料的层状，而轴向是二者皆连通连续的结构，之后对该圆柱状坯体进行热固结而得到高导热、低热膨胀系数的复合材料。这样所制备的复合材料，虽然在径向上是高导热非金属材料与高导热金属材料是层状结构(非连续)但是在轴向(可以作为器件的导热方向)上高导热非金属材料与高导热金属材料是各自连续的，就是说，它们能够分别单独形成导热的通道，从而可保证高导热非金属材料的声子导热与高导热金属材料的电子导热都能够充分发挥作用，实现高导热复合材料。

在上述方法中，所述热固结是常压烧结、减压(真空)烧结、加压烧结、热压、热等静压、热轧制、热挤出、放电等离子体烧结(SPS)、超高压烧结、电火花烧结、微波烧结等中的一种或多种。通过上述方法能够实现所述高导热非金属材料与所述高导热金属材料牢固接合。能够增大高导热非金属材料与高导热金属材料的接合性，降低界面热阻。

本发明的超高导热、低热膨胀系数的复合材料具有导热率高、热膨胀系数与电子器件匹配等优点，可应用于微波功率器件、LED器件等的外壳或散热基板，代替传统材料，使同样体积的部件重量大大减轻，这将使整体设备大大减重。同时材料的热导性能比原来材料大幅度提高，有效的提高了功率微波器件、LED器件等的工作寿命，从而减少了部件的更换次数，延长设备的使用寿命。同时该复合材料还可以在其他金属和陶瓷外壳中得到广泛应用，其良好的散热性、适中的热膨胀系数可以保障部件高发热密度条件下长期稳定地工作。产业化的应用前景广阔。

具体实施形式

下面说明本发明的实施形式。这些实施形式仅仅是为了加深对本发明的理解而举出的例子，当然不应该构成对本发明的限制。本发明的范围应该是权利要求中的内容。在不超越本发明的要旨的前提下，实施形式能够做多种多样的变更。这一点对于业内人士来说，应该能够理解。

实施例1：

原料：粒径为7μm的SiC粉末颗粒与纯Al粉体积比为60∶40。

取上述配比的原料粉混合均匀，在干燥后装入石墨模具中，进行放电等离子烧结(SPS)，烧结工艺为：以20℃/min的升温速率升温，当温度升高到400℃时施加30MPa的压力，加热到600℃时保温5分钟，烧结完毕。待冷却至100℃以下时，取出，脱模。即制得了SiCp(60％)/Al复合材料。其导热率为200W/m-K、热膨胀系数为8.0×10^-6/K。

实施例2：

原料：粒径为70μm的金刚石粉末颗粒与纯Al粉体积比为55∶45。

取上述配比的原料粉混合均匀，在干燥后装入石墨模具中，进行放电等离子烧结(SPS)，烧结工艺为：以20℃/min的升温速率升温，当温度升高到400℃时施加35MPa的压力，加热到650℃时保温5分钟，烧结完毕。待冷却至100℃以下时，取出，脱模。即制得了金刚石/Al复合材料。其导热率为360W/m-K、热膨胀系数为7.0×10^-6/K。

实施例3：

原料：粒径为80μm的金刚石粉末颗粒与纯Cu粉体积比为50∶50。

取上述配比的原料粉混合均匀，在干燥后装入石墨模具中，进行放电等离子烧结(SPS)，烧结工艺为：以20℃/min的升温速率升温，当温度升高到400℃时施加35MPa的压力，加热到950℃时保温5分钟，烧结完毕。待冷却至100℃以下时，取出，脱模。即制得了金刚石/Cu复合材料。其导热率为460W/m-K、热膨胀系数为6.8×10^-6/K。

实施例4：

原料：粒径为90μm的金刚石粉末颗粒与纯Cu粉。

采用溅射的方法对金刚石粉末颗粒涂以厚度为5μm的W、Re。

涂层金刚石粉末颗粒与纯Cu粉的体积比为55∶45。

取上述配比的原料粉混合均匀，在干燥后装入石墨模具中，进行放电等离子烧结(SPS)，烧结工艺为：以20℃/min的升温速率升温，当温度升高到400℃时施加35MPa的压力，加热到1000℃时保温8分钟，烧结完毕。待冷却至100℃以下时，取出，脱模。即制得了金刚石/Cu复合材料。其导热率为480W/m-K、热膨胀系数为6.6×10^-6/K。

实施例5：

原料：粒径为90μm的金刚石粉末颗粒与纯Cu粉。

采用沉积的方法对金刚石粉末颗粒涂以厚度为3μm的Ti。

涂层金刚石粉末颗粒与纯Cu粉的体积比为58∶42。

取上述配比的原料粉混合均匀，在干燥后装入石墨模具中，进行放电等离子烧结(SPS)，烧结工艺为：以20℃/min的升温速率升温，当温度升高到400℃时施加35MPa的压力，加热到980℃时保温6分钟，烧结完毕。待冷却至100℃以下时，取出，脱模。即制得了金刚石/Cu复合材料。其导热率为470W/m-K、热膨胀系数为6.4×10^-6/K。

实施例6：

原料：粒径为80μm的金刚石粉末颗粒与纯Cu粉体积比为50∶50。

取上述配比的原料粉混合均匀，在干燥后装入石墨模具中，进行超高压烧结，烧结工艺为：烧结温度1050℃，压力5GPa，保温时间20秒。待冷后取出，脱模。即制得了金刚石/Cu复合材料。其导热率为500W/m-K、热膨胀系数为6.8×10^-6/K。

实施例7：

原料：粒径为80μm的金刚石粉末颗粒与纯Cu粉。

采用溅射的方法对金刚石粉末颗粒涂以厚度为5μm的W、Re。

涂层金刚石粉末颗粒与纯Cu粉的体积比为55∶45。

取上述配比的原料粉混合均匀，在干燥后装入石墨模具中，进行超高压烧结，烧结工艺为：烧结温度1050℃，压力5GPa，保温时间20秒。待冷后取出，脱模。即制得了金刚石/Cu复合材料。其导热率为520W/m-K、热膨胀系数为6.8×10^-6/K。

实施例8：

原料：粒径为80μm的金刚石粉末颗粒与纯Cu粉。

采用沉积的方法对金刚石粉末颗粒涂以厚度为3μm的Ti。

涂层金刚石粉末颗粒与纯Cu粉的体积比为55∶45。

取上述配比的原料粉混合均匀，在干燥后装入石墨模具中，进行超高压烧结，烧结工艺为：烧结温度1050℃，压力5GPa，保温时间20秒。待冷后取出，脱模。即制得了金刚石/Cu复合材料。其导热率为510W/m-K、热膨胀系数为6.8×10^-6/K。

实施例9：

原料：粒径为80μm的金刚石粉末颗粒与纯Cu。

由放电等离子烧结(SPS)将金刚石粉末颗粒制备成具有40％孔隙度的多孔材料骨架，工艺参数为烧结温度1450℃，压力30MPa，保温时间8分钟。再将熔融的Cu渗入所述多孔材料骨架，工艺参数为渗入温度1250℃，压力20MPa，保压时间1分钟。凝固后得到金刚石与Cu都是三维连续的复合材料。其导热率为610W/m-K、热膨胀系数为6.6×10^-6/K。

实施例10：

原料：粒径小于5μm的金刚石微粉粉末颗粒与粒径小于37μm(-400目)Cu粉。

将铜粉松装烧结，温度850℃，保温时间10分钟，得到孔隙度为55％的铜多孔骨架材料。采用超声波振动等措施，使金刚石微粉粉末颗粒填充上述铜多孔骨架材料的孔隙。然后对其进行热固结，温度900℃，压力30MPa，保温时间10分钟。得到金刚石与Cu都是三维连续的复合材料。其导热率为590W/m-K、热膨胀系数为6.5×10^-6/K。

实施例11：

原料：粒径为10μm的金刚石粉末颗粒与厚度为50μm的纯Cu箔。

将所述金刚石粉末颗粒涂敷于所述Cu箔之上，再将涂敷了金刚石粉末颗粒的铜箔卷成圆柱状，形成径向是金刚石与Cu的层状，而轴向是二者皆连通连续的结构，之后对该圆柱状坯体进行热固结，温度900℃，压力30MPa，保温时间10分钟。得到金刚石与Cu都是在导热方向连续的复合材料。其导热率为620W/m-K、热膨胀系数为6.7×10^-6/K。

上述实施形式仅仅是为了加深对本发明的理解而举出的例子，当然还能够做多种多样的变更。例如在上述实施例中所使用的金刚石，可以替换为裂解石墨或碳纳米管；在上述实施例中所使用的铜，也可替换为银(或铝)。都能够取得与上述实施例同样或类似的效果。

Claims (10)

1、一种高导热、低热膨胀系数的复合材料，其特征在于：由高导热非金属材料与高导热金属材料的两相所构成；高导热非金属材料的体积百分比为30～70％；高导热非金属材料包含金刚石、裂解石墨、碳纳米管、SiC、AlN中的1～5种；高导热金属材料为铜、银或铝。

2、根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述高导热非金属材料为粉末颗粒状或纤维状；所述高导热金属材料为粉末颗粒状、薄片、箔状或块状。

3、一种制备权利要求1所述高的复合材料的方法，其特征在于：将高导热非金属材料与高导热金属材料进行混合，成形，热固结；热固结是在是真空或氩气、氢气、氮气、分解氨保护气氛下进行；制备出高导热非金属材料与高导热金属材料两相都是三维连续，或者是在导热方向上连续的高导热、低热膨胀系数的复合材料。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述高导热非金属材料是粉末颗粒或纤维状，所述高导热金属材料是粉末颗粒状；所述混合是滚动球磨混合、振动球磨混合、行星式球磨混合、搅拌球磨混合中的1～2种；所述成形是钢模压制、软模压制、冷等静压、热压铸成形、挤压成形、轧制成形、注浆成形、流延法成形、注射成形、压力渗滤成形、凝胶铸模成形、直接凝固成形中的1～3种；所述热固结是常压烧结、减压或真空烧结、加压烧结、热压、热等静压、热轧制、热挤出、放电等离子体烧结、超高压烧结、电火花烧结、微波烧结中的1～3种。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在所述热固结之前对高导热非金属材料的粉末颗粒或纤维与高导热金属材料的粉末颗粒进行机械合金化处理，机械合金化的设备为行星式球磨机、搅拌式球磨机、以及振动式球磨机；所述机械合金化为干式球磨或湿式球磨，干式球磨是在保护气氛下进行；湿式球磨采用有机物液体混合，所述机物液体包含乙醇、丙酮或石油醚。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在热固结之前对高导热非金属材料的粉末颗粒或纤维实施表面处理，以增大高导热非金属材料与高导热金属材料的接合性；表面处理包括对高导热非金属材料粉末颗粒或纤维进行涂层。

7、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述涂层的方法包括化学气相沉积、物理沉积、磁控溅射、化学镀、电镀、液相沉淀析出；所述涂层的成分包含Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir中的一种、两种或三种；或者，在涂层的工艺过程中使导热非金属材料粉末颗粒或纤维振动。

8、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的混合，成形方法是将高导热非金属材料的粉末颗粒或纤维制备成具有孔隙度的多孔材料骨架，再将熔融的高导热金属材料渗入所述多孔材料骨架，凝固后得到高导热、低热膨胀系数的复合材料；所述熔融的高导热金属材料的渗入为无压渗入或压力渗入；或者，将高导热金属材料的粉末颗粒制备成具有孔隙度的多孔材料骨架，再将高导热非金属材料的微细粉末颗粒填充于所述高导热金属多孔材料骨架，随后进行热固结而得到高导热、低热膨胀系数的复合材料；或在高导热非金属材料的微细粉末颗粒填充于所述高导热金属多孔材料骨架时，对所述高导热金属多孔材料骨架施以振动；或者，将高导热非金属材料的粉末颗粒或纤维涂敷于所述高导热金属箔或薄片之上，再将涂敷了高导热非金属材料的粉末颗粒或纤维的所述高导热金属箔或薄片卷成圆柱状，形成径向是高导热非金属材料与高导热金属材料的层状，而轴向是二者皆连通连续的结构，之后对该圆柱状坯体进行热固结而得到高导热、低热膨胀系数的复合材料；或者，将高导热非金属材料的粉末颗粒或纤维涂敷于所述高导热金属箔或薄片之上，再将涂敷了高导热非金属材料的粉末颗粒或纤维的所述高导热金属箔或薄片叠层，形成在与金属箔或薄片垂直的方向上是高导热非金属材料与高导热金属材料的层状，而在与金属箔或薄片平行的方向上是二者皆连通连续的结构，之后对该叠层体进行热固结而得到高导热、低热膨胀系数的复合材料。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：制备所述高导热非金属材料的多孔材料骨架的方法包含松装烧结、压制后的常压烧结、减压或真空烧结、加压烧结、热压、热等静压、热轧制、热挤出、放电等离子体烧结、超高压烧结、电火花烧结、微波烧结。

10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在制备所述高导热非金属材料的多孔材料骨架的工艺中，向所述高导热非金属材料的原材料中添加碳化物形成元素，碳化物形成元素包含Ti、V、Cr、Si、Nb。