Вчені відкрили метал з рекордною теплопровідністю – нові можливості для електроніки та AI
Дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA) зробили прорив у матеріалознавстві: вони виявили металевий матеріал із найвищою теплопровідністю серед усіх відомих металів. Це відкриття ставить під сумнів давні уявлення про межі переносу тепла в металевих матеріалах.
Мова йде про θ-фазу нітриду танталу (theta-phase tantalum nitride), яка проводить тепло майже в три рази ефективніше за традиційні лідери ринку – мідь і срібло.
“З розвитком технологій штучного інтелекту та збільшенням теплових навантажень на електроніку, звичайні метали, такі як мідь, досягли меж своєї ефективності. Наша робота показує, що θ-фаза нітриду танталу може стати принципово новою альтернативою для ефективного теплопереносу та створення наступного покоління теплових матеріалів”, – зазначає провідний дослідник команди.
Чому це важливо для електроніки
Теплопровідність показує, наскільки ефективно матеріал переносить тепло. Високі показники теплопровідності особливо важливі для видалення локальних “гарячих точок” в електронних пристроях, де перегрів обмежує продуктивність, надійність і енергоефективність. Сьогодні мідь домінує на ринку тепловідводів, забезпечуючи близько 30% комерційних матеріалів для охолодження, із теплопровідністю приблизно 400 Вт/м·К.
Проте новий матеріал показав теплопровідність приблизно 1100 Вт/м·К при кімнатній температурі, тобто майже в три рази більше за мідь. Це стало можливим завдяки унікальній атомній структурі θ-фази нітриду танталу: атоми танталу чергуються з атомами азоту у шестиугольній решітці. Таке розташування значно зменшує взаємодію між електронами та фононами, дозволяючи теплу ефективніше рухатися через матеріал.
Методи підтвердження
Вчені використовували кілька сучасних методів для перевірки властивостей нового металу:
- синхротронне розсіяння рентгенівських променів,
- ультрашвидку спектроскопію.
Ці дослідження підтвердили слабку взаємодію електронів і фононів, що робить матеріал надзвичайно ефективним для переносу тепла.
Можливі сфери застосування
Нове відкриття може мати широкий вплив не лише на мікроелектроніку та обладнання для AI, а й на інші галузі, де перегрів є проблемою:
- дата-центри,
- аерокосмічні системи,
- новітні квантові платформи.
За словами дослідників, θ-фаза нітриду танталу може закласти основу для створення більш ефективних тепловідводів і матеріалів нового покоління, що дозволить електроніці працювати швидше та стабільніше без ризику перегріву.