Почти втрое эффективнее меди: инженеры UCLA обнаружили металл с рекордной теплопроводностью

Специалисты из Инженерной школы Самуэли при Калифорнийском университете (UCLA) отчитались об обнаружении соединения с феноменальными характеристиками теплопередачи. Объектом исследования стала так называемая тета-фаза нитрида тантала (TaN). В ходе лабораторных тестов этот материал продемонстрировал теплопроводность на уровне 1100 ватт на метр-кельвин (Вт/(м·К)).

Это значение является абсолютным рекордом для металлов. Чтобы оценить масштаб открытия, достаточно сравнить цифры с индустриальным стандартом: обычная медь, используемая в большинстве кулеров, имеет показатель лишь около 400 Вт/(м·К). Точность измерений была подтверждена комплексом сложных методов, включая сверхбыструю оптическую спектроскопию.

Фундаментальное отличие нового материала заключается в физике процессов на микроуровне. Обычно в металлах перенос тепла замедляется из-за активного взаимодействия электронов с колебаниями кристаллической решетки (фононами). Однако в тета-фазе нитрида тантала атомы образуют жесткую гексагональную конструкцию.

Авторы работы выяснили, что такая атомная архитектура резко снижает «паразитные» столкновения частиц. В результате поток тепловой энергии проходит сквозь материал практически беспрепятственно, преодолевая барьеры, которые ранее считались непреодолимыми для металлических проводников.

Актуальность разработки продиктована тупиком, в который заходит современная микроэлектроника. Медные компоненты занимают треть глобального рынка терморегулирования, но их физических свойств уже недостаточно для охлаждения мощных ИИ-ускорителей и процессоров нового поколения.

По словам профессора Йонгджи Ху, возглавлявшего научную группу, TaN может стать базой для принципиально новых, компактных и эффективных систем отвода тепла. Примечательно, что ранее эта же команда ученых уже интегрировала в электронику арсенид бора — еще один материал с выдающимися термическими параметрами.

Источник: TechSpot