Ученые нашли металл для более качественных радиаторов — его теплопроводность в три раза выше, чем у меди

Проблема отвода тепла от компонентов компьютера становится с каждым днём всё острее. Лучшие современные радиаторы из меди подходят к пределу своих возможностей — если мощность увеличится еще немного, процессоры буквально закрутятся.

Но не все так безнадежно — группа ученых из США обнаружила металл с в три раза большей теплопроводностью, который может изменить сферу систем охлаждения.

Считается, что электроны являются основными переносчиками тепла в материалах. Что мешает им сделать это, так это квазичастицы, такие как фононы – кванты тепловых колебаний кристаллической решетки. Столкновение электронов с фононами приводит к внутренней диссипации энергии (жара) в материале и ухудшает его передачу. Теоретически возможно найти или синтезировать металл с такой кристаллической структурой, которая облегчит поток электронов. Другими словами, это минимизирует рассеивание энергии в материале.

Новое исследование выявило металл, который, как было установлено, способен проводить тепло почти в три раза эффективнее, чем медь или серебро, которые сегодня являются лучшими проводниками тепла среди металлов. Так, если теплопроводность меди и серебра находится в пределах 400–429 Вт/(мК), то новый металл, сначала смоделированный на компьютере, а затем синтезированный в лаборатории, имеет теплопроводность 1100 Вт/(мК).

Но что это за металл? Это так называемый тета-фазный нитрид тантала (θ-TaN).

Это особый вариант кристаллической решетки нитрида тантала, который оказывается очень интересным с точки зрения теплопроводности. В этом материале очень сильно ослаблены взаимодействия между электронами и фононами, что приводит к меньшей диссипации энергии в материале и ускоряет ее передачу. Новый материал находится на начальной стадии исследований. На самом деле, нет уверенности в том, что его можно будет использовать в коммерческих целях. Между тем, его открытие является ярким примером того, что исследования синтетических кристаллических структур могут привести к интересным результатам.