工信部发布：重点研究这六大热管理材料与技术

工信部发布：重点研究这六大热管理材料与技术

工信部近期发布了2024年度国家重点研发计划项目申报指南，其中涉及多个重点专项。在热管理领域，指南特别强调了六大关键材料与技术的研究方向，包括大尺寸MPCVD单晶金刚石光热功能材料、三维集成芯片热物性与应变表征技术、相变储热材料、低介电高导热芳纶纸基材料、中低温热电器件以及本征安全高比能锂离子动力电池系统技术。这些研究方向不仅体现了国家在新材料和热管理技术领域的战略布局，也为相关领域的科研人员提供了明确的研究指引。

大尺寸MPCVD单晶金刚石光热功能材料高效制备及示范应用（应用示范，区域定向）

研究内容：针对超高速飞行条件下精确探测技术的跨越式发展对于高导热透光材料的重大需求，研发大尺寸单晶金刚石材料。

考核指标：

• 单晶金刚石尺寸≥100mm×100mm×1mm
• 透过率≥69%（7.5‒10 µm）
• 强度≥450 MPa
• 热导率≥2000W/mK
• 表面粗糙度≤3nm
• 翘曲度 WARP≤50μm
• 金刚石耐热透光功能组件可抵抗≥2.5MW/m2热流持续时间≥7s、≥0.6MW/m2热流持续时间≥30s 不破裂
• 镀膜后透过率≥90%且成像探测适用温度极限≥450℃
• 在光电精确探测等系统上形成 1~2 项示范应用
• 形成 100mm×100mm×1mm 单晶金刚石总产能不低于 400 片/年，单机单次合成不少于 3 片

面向三维集成芯片的热物性与应变表征技术研究（青年科学家项目）

研究内容：面向三维集成芯片中的高密度互连结构的散热挑战，研究键合界面处力学应变与互连结构尺寸微缩对导热的影响机制以及力学应变对界面导热调控理论模型；研究低温低应力低热阻界面键合技术；研究三维集成芯片热物性和应变同步大面积扫描技术，实现跨尺度多界面多物理场耦合下材料的高精度热物性及应变表征。

考核指标：

• 界面键合工艺温度≤300℃
• 界面热阻≤0.5m2·K/GW
• 界面应力≤50MPa
• 结温≤85℃
• 芯片热点热流密度≥1000W/cm2
• 开发新型同步测量平台，实现面内空间测绘分辨率≤80μm
• 热导率测量精度≤8%
• 应变测量精度≤0.1%

面向中低温热能高效利用的相变储热材料研究（共性关键技术）

研究内容：针对多品位中低温热能利用对 100-250℃温度区间高稳定性、长寿命、高储能密度的储热材料的迫切需求，研究基于能量-品位匹配的系列相变储热材料储释热特性的协同设计方法与评价体系

考核指标：

• 研制 3 种以上储热相变材料
• 其储热温度区间覆盖 100-250℃
• 导热系数＞5 W/mK
• 相变焓＞200 kJ/kg
• 300 次相变热循环后储热性能衰减率＜20%
• 储能装置储能密度＞ 90kWh/m3
• 储能功率密度＞ 50 kW/m3
• 储热调控系统应用验证的规模不小于 5 MWh

5G蜂窝用低介电、高导热芳纶纸基材料研制（青年科学家）

研究内容：针对航空航天装备结构件在电磁热力多物理场耦合使用环境下的散热需求，发挥二维纳米材料高导热、大径厚比的优势，构建蜂窝用高导热透波纸基材料研究体系。

考核指标：

• 纸张定量≤60 g/m2
• 厚度≤65 微米
• 面内热导率≥3 W/(mK)
• 纵向抗张强度≥2.5 kN/m
• 介电常数≤3.0（10GHz）
• 损耗角正切≤ 0.01（10 GHz）
• 纸张幅宽不小于 0.45米
• 长度不小于 100 米

中低温高效率长寿命热电器件制备与系统集成关键技术（共性关键技术，区域定向）

研究内容：面向工业领域节能减排、深远海水下监测和大功率动力平台等对中低温热电器件的迫切需求，发展适合工程化应用的典型碲化物热电材料热-电-力综合性能优化策略，开发粒径级配和热等静压后处理等批量稳定制备新技术。

考核指标：

• 实现碲化物热电材料单次 10 公斤级稳定制备
• 300-800K 温区内平均 ZT 值≥1.7
• 批次间偏差≤5%
• 压紧式热电器件转换效率≥10%
• 输出功率密度≥4kW/m2
• 焊接式热电器件转换效率≥16%
• 输出功率密度≥8kW/m2
• 器件性能年衰减率≤2%
• 面向工业蒸汽输运管网监测以及水下衰变/裂变核热温差发电等多任务应用
• 研制瓦级、100 瓦级和 30 千瓦级电源系统各一套

本征安全高比能锂离子动力电池系统技术（共性关键技术）

研究内容：面向高比能锂离子电池系统的规模化应用，开展电池单体本征安全机制、热失控预警及系统热蔓延防控技术的研究。

考核指标：

• 电池单体循环寿命≥1200 次（100%放电深度下容量保持率不低于 80%）
• 与同化学体系的电池单体相比热失控触发温度提高 20℃以上
• 强制热失控后最高温度≤900℃
• 壳体完整
• 电池系统能量密度≥220Wh/kg
• 强制触发系统内单体热失控，电池系统不发生热蔓延、无明火、不爆炸
• 电池系统故障诊断准确率≥95%
• 热失控预警时间提前量≥30 分钟
• 预警准确性≥90%
• 高比能高安全电池系统带电量≥50kWh
• 装车数量不低于 1000 套