效率提高 3 倍：已確定具有最高導熱率的金屬材料
研究人員發現了一種金屬材料，其導熱係數是金屬中測得最高的。這挑戰了長期以來關於金屬材料熱傳輸極限的假設。加州大學洛杉磯分校薩穆埃利工程學院的研究小組報告稱，金屬θ相氮化鉭的導熱效率比銅或銀（最好的傳統導熱金屬）高近三倍。 θ相氮化鉭提供更高的導熱性“隨著人工智能技術的快速發展，散熱需求正在將銅等傳統金屬推向性能極限，全球芯片和人工智能加速器對銅的嚴重依賴正成為一個關鍵問題，”胡說，他也是加州大學洛杉磯分校加州納米系統研究所的成員。 “我們的研究表明，θ 相氮化鉭可能是一種全新的、卓越的替代品，可實現更高的導熱率，並可能有助於指導下一代熱材料的設計。”對於消除電子設備中的局部熱點至關重要熱導率描述了材料傳輸熱量的效率。高導熱率材料對於消除電子設備中的局部熱點至關重要，因為過熱會限制性能、可靠性和能源效率。據一份新聞稿稱，銅目前在全球散熱器市場佔據主導地位，約佔商業熱管理材料的 30%，導熱係數約為 400 瓦每米開爾文。發表在《科學》雜誌上的研究指出，有效散熱從根本上受到內在散射機制的限制，這種機制將銅等金屬材料的導熱係數限制在約 400 瓦每米開爾文。研究人員報告了單晶θ相氮化鉭（θ-TaN）的實驗實現，這是一種亞穩態過渡金屬氮化物，預計可以克服這一限制。室溫熱導率“我們測量的室溫熱導率約為 1100 瓦/米開爾文，幾乎是銅的三倍。基於同步加速器的非彈性 X 射線散射揭示了一種獨特的聲子帶結構，具有較大的聲光間隙和聲子聚束，從而抑制了聲子-聲子散射，”研究人員表示。超快光譜證實了極弱的電子聲子耦合併驗證了第一原理計算。研究稱，這些發現重新定義了金屬材料的熱傳輸極限，並為電子和電力系統中推進熱管理開闢了新的機會。研究團隊指出，理論模型表明，θ相氮化鉭由於其獨特的原子結構（其中鉭原子與氮原子以六角形圖案散佈），可以表現出異常高效的熱傳輸。該團隊使用多種技術證實了該材料的性能，包括基於同步加速器的 X 射線散射和超快光譜。這些測量結果揭示了極其微弱的電子-聲子相互作用，使熱量比傳統金屬更有效地流動。據一份新聞稿稱，除了微電子和人工智能硬件之外，研究人員表示，這一發現可能會影響越來越受熱量限制的廣泛技術，包括數據中心、航空航天系統和新興量子平台。
已发布: 2026-01-21 17:14:00
