Сенсаційний прорив! Вчені відкрили метал з неймовірною теплопровідністю, яка втричі перевищує характеристики міді.

Група дослідників з Інженерної школи імені Самуелі при Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі (UCLA) повідомила про відкриття металу з найвищою теплопровідністю серед усіх відомих металів.

Мова йде про монокристалічний нітрид танталу в тета-фазі (θ-TaN). Це відкриття викликає сумніви щодо традиційних наукових поглядів на фізичні межі теплопередачі в металевих матеріалах.

Згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Science, тета-нітрид тантала володіє здатністю проводити тепло майже втричі ефективніше, ніж традиційні метали, такі як срібло та мідь, які тривалий час вважалися стандартами у цій галузі. Хоча мідь, яка займає приблизно 30% глобального ринку комерційних радіаторів, демонструє теплопровідність на рівні 400 Вт/(м·К), новий матеріал при кімнатній температурі досягнув показника близько 1100 Вт/(м·К).

Унікальні характеристики θ-TaN зумовлені його специфічною атомною структурою, де атоми танталу і азоту організовані в гексагональному вигляді. Застосовуючи синхротронне неупруге розсіювання рентгенівських променів разом із надшвидкою оптичною спектроскопією, дослідники виявили надзвичайно низький рівень електрон-фононних і фонон-фононних взаємодій. Це означає, що внутрішній опір передачі тепла в цьому матеріалі є мінімальним, що дозволяє енергії безперешкодно проходити крізь кристалічну решітку.

Проблема відведення тепла стала критичною через стрімкий розвиток штучного інтелекту. Сучасні чипи та прискорювачі обчислень вимагають колосальних потужностей, що призводить до локальних перегрівів, які обмежують продуктивність та надійність обладнання. Можливості традиційної міді вже досягли своєї межі, тому індустрія гостро потребує альтернативних матеріалів наступного покоління.

Окрім мікроелектроніки та апаратного забезпечення для ШІ, автори дослідження вказують на величезний потенціал відкриття в інших галузях. Високоефективне терморегулювання необхідне для стабільної роботи дата-центрів, аерокосмічних систем, енергетичних установок та перспективних квантових платформ. Таким чином, нітрид тантала в тета-фазі може стати фундаментом для створення нової архітектури охолодження в найбільш високотехнологічних сферах людської діяльності.

Ці результати ставлять під сумнів основні принципи теплопередачі та відкривають нові перспективи для створення пристроїв, здатних функціонувати швидше, довше і з більшою енергоефективністю завдяки подоланню "теплового бар'єру".