Elektronika hřeje. Datacentra, výkonné telefony nebo třeba notebooky jsou jako hodně drahé ohřívače. Jakmile jsou nějakou dobu v provozu, zahřejí se tak, že to omezuje jejich výkon. Výrobci elektroniky se to obvykle snaží řešit použitím mědi, která výtečně vede teplo. Jak ale dobře ví každý uživatel elektroniky, nestačí to.
Tepelná vodivost (přesněji řečeno součinitel tepelné vodivosti) mědi není špatná. Při pokojové teplotě to je asi 401 W/mK (wattů na metr a kelvin). Měď je v tomto ohledu mezi kovy na druhém místě, těsně za stříbrem, oproti kterému je mnohem levnější. Výzkumný tým University of California Los Angeles (UCLA) teď ale potvrdil tepelnou vodivost materiálu, který stříbro s mědí strčí do kapsy.
Jde o nitrid tantalu ve fázi théta (Théta-Phase TaN), což je jedna z fází precipitace, srážení tohoto materiálu, která má specifickou strukturu. Vědci už před pár lety předpověděli, že tenhle materiál bude tepelně supervodivý. Yongjie Hu a jeho kolegové ho vyrobili a prověřili v experimentech. Potvrdili, že nitrid tantalu ve fázi théta má extrémní tepelnou vodivost 1 100 W/mK, téměř trojnásobnou oproti tepelně nejvíce vodivým kovům.
Badatelé analyzovali molekulární strukturu Théta-Phase TaN pomocí metod jako je rozptyl rentgenového záření (synchrotron-based X-ray scattering) a ultrarychlá optická spektroskopie (ultrafast optical spectroscopy) a zjistili, že se v tomto materiálu vyskytují neobvykle slabé interakce mezi elektrony a fonony. To umožňuje velmi efektivní proudění tepla s mnohem nižším odporem než ve zmíněné mědi nebo stříbru.
Jak říká Hu, prudký rozvoj umělých inteligencí, jejichž provoz hřeje doopravdy hodně, tlačí klasické tepelné vodiče jako je měď na hranici jejich možností.
Materiál Théta-Phase TaN by se mohl stát alternativou mědi v chladičích (heat sink), nejen v klasické elektronice, ale také ve kvantových systémech nebo v leteckých a kosmických technologiích.
Video: International Colloquia on Thermal Innovations #8: High Thermal Conductivity Materials
Literatura
Exotický kov pohrdá zákony: vede elektřinu, ale teplo ne
Autor: Stanislav Mihulka (18.02.2017)
Materiálová magie: Špetka grafenu razantně zvýší vodivost mědi
Autor: Stanislav Mihulka (25.12.2023)
Exotický supravodič je možné ovládat magnetickým polem
Autor: Stanislav Mihulka (20.04.2024)
Sesazení legendy: Arsenid bóru se vyrovná tepelné vodivosti diamantu
Autor: Stanislav Mihulka (02.11.2025)
Diskuze:
Cena a použití
Honza .,2026-01-30 21:08:27
"Nový materiál by se mohl stát alternativou mědi, která si v současných aplikacích sahá na hranice svých možností."
Měď je velmi dobrý elektrický vodič a není náhodou nitrid tantalu spíše odpor?
Pak by nemohl být použit jako alternativa měděných vodičů.
A nemohl by se stát ani alternativou mědi jakožto chladič, protože cena tantalu jej diskvalifikuje hned na začátku a výroba nitridu tantalu bude energeticky i technologicky značně nároční v porovnání s mědí.
Pomíjím teď to, že ty vlastnosti má navíc ve specifickém stavu materiálu.
O autorem navrhovaném užití materiálu pochybuji a více použití z článku nevidím nebo to autor uměle(cky) ukryl.
Vidí v tom někdo prakticky použitelný, ekonomicky životaschopný a technologicky škálovatelný zázrak?
Re: Cena a použití
D@1imi1 Hrušk@,2026-01-30 23:52:53
A diamant má tepelnou vodivost proti tomu nitridu tantalu asi dvojnásobnou, takže kde nezávisí na ceně, ale jen extrémní tepelné vodivosti, by ten nitrid také nejspíš neuspěl.
Nicméně je zajímavé alespoň z teoretického hlediska o další takové látce s extrémní vodivostí vědět.
Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
