关于高导热材料研究的意义
以前的金属（铝、铜）散热件由于存在密度大、热膨胀系数较高、材料不纯等问题，很难满足散热的需要。随着科学技术的快速发展，航空航天、卫星通讯、高速计算机等领域对于散热问题越来越重视，对热管理材料提出了更高的要求。碳材料因具有低密度、高强度、高导热系数、耐化学腐蚀等特点，有望取代以前的金属材料成为新一代的高导热材料。
高导热材料碳材料的热传导主要是通过晶格原子的热振动来实现的，碳纤维种类、基体种类、密度、比热容、石墨化度、预制体结构、纤维体积分数、热处理温度/石墨化温度等是影响碳材料热导率的主要因素。
目前，高导热材料碳材料的分类主要有以下三种：
1、金刚石材料
目前已知自然界材料中热导率最高的是天然金刚石，其室温热导率约为2000至2100W/（m∙K）。同时，金刚石还是良好的绝缘体, 是理想的基板散热材料。目前，常用化学气相沉积法制备的金刚石炭膜，具有质量高、成本低等优点。
2、石墨材料
石墨由六个棱面和两个密排基面组合而成，属于六方晶系构造，主要分为天然石墨和人造石墨两大类。普通的石墨室温热导率才只有70至150W/（m∙K），而室温时天然石墨在002晶面上的热导率能达到2200W/（m∙K），高定向裂解石墨在其面上的热导率也达到了2000W/（m∙K）。
3、石墨烯材料
石墨烯材料由单层碳原子以正六边形紧密排列构成的二维平面结构组成，呈蜂窝状，是从石墨中剥离出来的单层碳原子面材料。微机械剥离法、外延生长法、化学气相沉积法以及氧化石墨烯化学还原法等是石墨烯的主要制备方法，单层悬浮石墨烯的室温热导率可达到3000至5300W/（m∙K）。
碳原子有着特殊的排列方式，常用的碳材料存在巨大的结构和导热性能各向异性，即在石墨晶面方向具有高的导热系数，而在晶面之间导热系数很小，材料制备过程中的择优取向限制了其在厚度方向上的导热能力。
不过，高导热材料碳材料的优势还是不容忽视的。利用其制衡的热量管理材料尤其适用于对小空间大热流密度元件进行散热，能满足下一代电子元器件的发展要求，对现代工业、国防和高技术发展有着重要意义。
随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展，对半导体器件的需求日益增长，同时也催生了市场对半导体材料的需求，半导体材料行业迎来快速发展的黄金期。在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下，本土半导体材料厂商不断提升半导体产品技术水平和研发能力，逐渐打破了国外半导体厂商的垄断格局，推进中国半导体材料国产化进程，促进中国半导体材料行业的发展。
数据显示，2017-2019年中国半导体材料市场规模逐年增长，从2017年的76亿美元增长至2020年的94亿美元。据统计，2017-2020年全球62座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆，占比超过40%，成为增速最快的地区。伴随着5G时代的来临，汽车电动化进程拉动IGBT规模增长。得益于对清洁能源高速增长的需求，IGBT市场规模将持续增长，IGBT市场在2020年的规模为54亿美元，从2020年到2026年将以7.5%的复合年增长率（CAGR）增长，预计2026年市场规模为84亿美元。新能源车应用作为IGBT市场规模的重要增量，2020年市场规模为为5.09亿美元，2020-2026年的复合年增长率为23%，预计2026年新能源车用IGBT市场规模为17亿美元。
随着5G、智慧物联网时代的到来，中国大陆的半导体产业得以在众多领域实现快速与全面布局，正逐步驱使全球半导体产业从韩国、中国台湾向中国大陆转移。目前，我国已经成为最大的半导体市场，并且继续保持最快的增速，预计半导体市场增长将持续带动半导体材料行业快速发展。
