Учените откриха метал за по-добри радиатори – неговата топлопроводимост е три пъти по-висока от тази на медта

Проблемът с отвеждането на топлината от компютърните компоненти става все по-сериозен с всеки изминал ден. Най-добрите съвременни радиатори, изработени от мед се приближават до границата на възможностите си – ако мощността се повиши още малко, процесорите ще заврат в буквалния смисъл на думата.

Но не всичко е толкова безнадеждно – група учени от САЩ са открили метал с три пъти по-висока топлопроводимост, който може да промени сферата на охлаждащите системи.

Смята се, че електроните са основните преносители на топлина в материалите. Това, което им пречи да го правят са квазичастици като фононите – кванти от топлинните вибрации на кристалната решетка. Сблъсъкът на електроните с фононите води до вътрешно разсейване на енергията (топлината) в материала и влошава нейното предаване. Теоретично е възможно да се намери или синтезира метал с такава кристална структура, която да затруднява по-малко потока на електроните. С други думи, той би намалил до минимум разсейването на енергия в материала.

Ново проучване идентифицира метал, за който е установено, че може да провежда топлина почти три пъти по-ефективно от медта или среброто, които днес са най-добрите проводници на топлина сред металите. Така, ако топлопроводимостта на медта и среброто е между 400 и 429 W/(m-K), то новият метал, който първо е моделиран на компютър, а след това синтезиран в лаборатория има топлопроводимост 1100 W/(m-K).

Но какъв е този метал? Това е така нареченият тета-фазен танталов нитрид (θ-TaN).

Това е специален вариант на кристалната решетка на танталовия нитрид, който се оказва много интересен от гледна точка на топлопроводимостта. В този материал взаимодействията между електроните и фононите са много силно отслабени, което води до по-ниско разсейване на енергията в материала и ускорява нейния пренос. Новият материал е в начален етап на изследване. Всъщност не е сигурно, че той ще може да се използва в търговската мрежа. Междувременно откриването му е ясен пример, че изследванията на синтетични кристални структури могат да доведат до интересни резултати.