UCLA团队发明史上导热机能最强的金属材料

这项由UCLA塞缪尔工程学院胡永杰（Yongjie Hu）团队主导的研究显示，TaN₍θ₎ 的热导率约为每米每开尔文1100瓦，而今朝广泛应用于电子散热范畴的铜，其热导率约为400 W/mK，在幻想前提下的银也大年夜致处于雷同程度。 以前一个多世纪里，铜和银一向被视为金属导热机能的标杆，如今这一最新测量成果初次在金属体系中大年夜幅冲破这一传统认知。

研究人员指出，这一机能跃升对于当下的高功率处理器、图形加快器以及人工智能芯片具有重要意义。 跟着计算负载与能量密度持续攀升，散热已经成为硬件设计和整体能效晋升的关键瓶颈，而今朝行业广泛采取的铜制散热器大年夜约占据全球热治理市场的三分之一，其效力上限正慢慢浮现为技巧成长的束缚身分。

胡永杰团队的发明注解，TaN₍θ₎ 在原子标准上的行动与惯例金属存在明显差别。 在这种资估中，钽和氮原子分列成一种六角晶格构造，从而明显减弱了电子与晶格振动（声子）之间的互相感化。 平日情况下，电子–声子和声子–声子散射是限制金属导热才能的重要机制，而在TaN₍θ₎ 中，这些散射过程被大年夜幅克制，使热能可以在资估中以更小阻力传播。

为验证这一异常高效的热输运行动，研究团队采取了先辈的同步辐射X射线散射以及超快光谱等实验手段，对材料在极短时光标准内的热扩散过程进行了精确测量。 成果证实，这一金属相氮化钽可以或许以前所未有的效力传导热量，显示出金属导热机能有可能冲破传统理论预估上限的趋势。

研究人员认为，这一发明不仅具有基本物理意义，还可能对高机能电子设备、航空航天体系以及对热稳定性请求极高的量子器件设计产生深远影响。 在人工智能加快芯片赓续推高功率密度、全球算力需求持续增长、而铜的物理极限愈创造显的背景下，诸如TaN₍θ₎ 等新型金属材料有望为更紧凑、更低温运行的体系架构供给解决筹划。 胡永杰将这种材料形容为下一代热治理技巧中“在道理上全新且更具优势的替代筹划”。

UCLA的这一团队在热功能材料研究范畴已深耕近十年。 此前，他们曾发明热导率创记载的半导体材料砷化硼，并将其集成到氮化镓器件中，用于芯片散热。 如今，跟着金属态TaN₍θ₎ 的问世，该团队在半导体之后又补上了金属体系中的关键一环，为将来在电子、能源甚至前沿量子科技范畴构建更高效的热治理筹划供给了新的材料候选。