Алмаз десятилетиями считался эталоном теплопроводности среди изотропных материалов. Но исследование Университета Хьюстона показало: высокочистый борид арсенида способен проводить тепло еще эффективнее — выше 2 100 Вт/м·К при комнатной температуре.
Новая эпоха! Ученые нашли материал, который проводит тепло лучше алмаза
Ученые обнаружили материал, который впервые превзошел алмаз по теплопроводности. Борид арсенида, очищенный до рекордной степени, меняет представления о том, как тепло движется в твердых телах. Вот как это может стать основой для новой эпохи электроники.
Unsplash
Полученные результаты не только опровергают прежние модели, но и открывают путь к более холодным и мощным электронным устройствам.
Ученые нашли материал лучше алмаза
Интерес к бориду арсенида (BAs) возник еще 10 лет назад, когда теоретики предположили, что он может сравняться с алмазом по теплопроводности. Однако последующие модели учли четырехфононное рассеяние, снизив расчетные значения до примерно 1 360 Вт/м·К.
Индустрия потеряла интерес — до тех пор, пока команда из Техасского центра сверхпроводимости не решила проверить, насколько критичны дефекты материала.
Новая работа опубликована в Materials Today и стала итогом сотрудничества нескольких университетов США.
- Исследователи очистили сырье и разработали новые методы синтеза, получив кристаллы с минимальными примесями.
- В этих образцах теплопроводность превысила не только прежние эксперименты, но и теоретический предел — более 2 100 Вт/м·К.
- Это впервые показало, насколько сильно чистота влияет на движение тепла.
Помимо рекордной теплопроводности, борид арсенида обладает важными полупроводниковыми свойствами — высокой подвижностью носителей заряда, широким запрещенным диапазоном и хорошей тепловой совместимостью с другими материалами.
- При этом его производственный процесс намного доступнее, чем у алмаза, не требует экстремальных давлений и температур.
Ученые считают: BAs может стать основой новых смартфонов, мощных чипов и дата-центров, где проблема перегрева особенно остра. В дальнейшем исследователи планируют еще сильнее улучшать свойства материала и корректировать физические модели, которые его недооценивали.