Инженеры из школы Самуэли при UCLA обнаружили материал, который переворачивает представления о физических границах теплопередачи. Тета-фаза нитрида тантала (θ-TaN) показала рекордную теплопроводность — почти втрое выше, чем у меди или серебра, которые десятилетиями считались эталоном.
Тета-фаза нитрида тантала (θ-TaN) - является металлическим соединением. В научной литературе её чаще всего классифицируют, как полуметалл (semimetal), однако по своим проводящим свойствам она относится к металлам.
Результаты этого открытия уже опубликованы в журнале Science.
Читайте: В 3 раза легче стали – «Неплавящийся» алюминий по принципу железобетона
Проблема перегрева в эпоху ИИ
Руководитель исследования, профессор Юнцзе Ху, прямо связывает разработку со взрывным ростом технологий искусственного интеллекта.
Современные чипы генерируют колоссальное количество тепла, и привычные материалы перестают справляться.
«Потребности в охлаждении подталкивают обычные металлы к пределу их возможностей. Тотальная зависимость индустрии от меди в процессорах и ИИ-ускорителях становится критической проблемой», — подчёркивает Ху.
Сейчас медь доминирует на рынке радиаторов и систем терморегулирования, занимая треть всего коммерческого сегмента. Её теплопроводность — около 400 Вт/(м·К).
Учёные доказали: это физический потолок для меди, обусловленный её внутренней структурой и механизмами рассеяния частиц. Прыгнуть выше этого показателя она не может.
Новая атомная архитектура
Во время экспериментов команда получила монокристалл θ-TaN. Замеры при комнатной температуре дали результат в 1100 Вт/(м·К).
Столь высокая эффективность объясняется уникальной структурой материала. Атомы тантала и азота выстроены в гексагональную решётку. Используя сверхбыструю оптическую спектроскопию, физики обнаружили широкий акустико-оптический зазор.
Говоря проще, эта структура подавляет «паразитное» рассеяние фононов — колебаний, переносящих тепло.
Взаимодействие электронов и фононов в θ-TaN оказалось исключительно слабым. Благодаря этому тепловой поток проходит сквозь материал с минимальным сопротивлением, словно по скоростному шоссе.
Авторы работы уверены, что применение нового металла выйдет далеко за пределы смартфонов и ноутбуков.
Открытие сулит новые горизонты для аэрокосмической отрасли, центров обработки данных и квантовых компьютеров — везде, где производительность упирается в перегрев.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU