Вчені відкрили метал для кращих радіаторів — його теплопровідність втричі вища за мідь

Проблема розсіювання тепла від обчислювальних компонентів стає дедалі гострішою з кожним днем. Найкращі на сьогодні за теплопровідністю радіатори з міді наблизилися до межі своїх можливостей — ще трохи потужності, і процесори закиплять у прямому сенсі цього слова. Але не все так безнадійно — група вчених у США відкрила метал з утричі більшою теплопровідністю, що може змінити сферу систем охолодження.

Джерело зображення: ШІ-генерація ChatGPT 5.2/3DNews

Вважається, що головними переносниками тепла в матеріалах є електрони. Мешкають їм у цьому такі квазічастинки, як фонони — кванти теплових коливань кристалічної решітки. Столкнення електронів з фононами призводить до внутрішнього розсіювання енергії (тепла) всередині матеріалу та погіршує її перенесення. В теорії можна знайти або синтезувати метал з такою кристалічною структурою, яка б менше перешкоджала потоку електронів. Іншими словами, мінімізувала б розсіювання енергії всередині матеріалу.

Нове дослідження виявило металевий матеріал, який виявився здатним проводити тепло майже в три рази ефективніше, ніж мідь або срібло, а це найкращі на сьогодні провідники тепла серед металів. Так, якщо теплопровідність міді та срібла лежить в межах 400–429 Вт/(м·К), то новий метал, який спочатку змоделювали на комп'ютері, а потім синтезували в лабораторії, має теплопровідність 1100 Вт/(м·К).

Що ж це за метал? Це так званий тета-фазний нітрид танталу (θ-TaN). Це особливий варіант кристалічної решітки нітриду танталу, який виявився дуже цікавим з точки зору теплопровідності. У цьому матеріалі взаємодії електронів і фононів дуже сильно ослаблені, що призводить до зниження рівня розсіювання енергії всередині матеріалу та прискорює її перенесення.

Новий матеріал знаходиться на ранніх стадіях вивчення. Насправді не факт, що він зможе дійти до комерційного використання. Водночас його відкриття — це наочний приклад того, що дослідження синтетичних кристалічних структур можуть призвести до цікавих результатів.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки