Um estudo liderado pela UCLA e publicado na revista Science relata uma condutividade térmica recorde no nitreto de tântalo metálico na fase θ, desafiando crenças antigas sobre os limites da transferência de calor em materiais metálicos. Liderado por Yongjie Hu, professor de Engenharia Mecânica e Aeroespacial na Escola de Engenharia Samuelley, o estudo mostra que o nitreto de tântalo na fase θ é quase três vezes mais condutor térmico do que o cobre ou a prata, sendo estes últimos os metais convencionais com melhor desempenho em termos de condutividade térmica.
A condutividade térmica é um indicador fundamental da eficiência de um material na transferência de calor e é crucial para a dissipação de calor em dispositivos eletrônicos. Atualmente, o cobre domina o mercado global de radiadores com uma condutividade térmica de aproximadamente 400 W/m·K. Em contraste, o nitreto de tântalo na fase θ apresenta uma condutividade térmica de aproximadamente 1100 W/m·K, estabelecendo um novo padrão para a condutividade térmica em materiais metálicos. O professor Hu destaca: "Com o desenvolvimento da tecnologia de inteligência artificial, as demandas de dissipação de calor estão levando o desempenho de metais tradicionais como o cobre ao limite, e o nitreto de tântalo na fase θ pode se tornar uma alternativa superior."
Por mais de um século, o cobre e a prata foram considerados os limites superiores de condutividade térmica para metais. A transferência de calor em metais é limitada por fortes interações entre elétrons e fônons, e entre os próprios fônons. No entanto, a estrutura atômica única do nitreto de tântalo metálico na fase θ pode permitir que ele apresente uma eficiência de transferência de calor excepcionalmente alta. A equipe de pesquisa verificou seu desempenho usando várias técnicas, descobrindo interações elétron-fônon extremamente fracas que resultam em uma eficiência de transferência de calor muito superior à dos metais tradicionais.
Essa descoberta não é significativa apenas para a microeletrônica e o hardware de inteligência artificial, mas também pode impactar diversos campos tecnológicos cada vez mais limitados pelo calor, como data centers, sistemas aeroespaciais e plataformas quânticas emergentes. O Professor Hu, um dos principais pesquisadores na área de gerenciamento térmico eletrônico, foi pioneiro na descoberta experimental do arseneto de boro, um material semicondutor de alta condutividade térmica, e demonstrou suas perspectivas de aplicação em tecnologias semicondutoras de próxima geração. A descoberta do nitreto de tântalo na fase metálica teta impulsionará, sem dúvida, ainda mais a inovação tecnológica em áreas correlatas.
