پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس موفق به کشف ماده‌ای جدید شده‌اند که گرما را سه برابر سریع‌تر از فلزاتی مانند مس و نقره انتقال می‌دهد.
به گزارش سرویس علمی تکناک، در دنیای امروز، سرورهای مراکز داده، گوشی‌های هوشمند پرقدرت و رایانه‌ها با یک چالش مشترک چگونگی دفع حرارت مواجه شده‌اند. داغ شدن بیش از حد این تجهیزات باعث افت عملکرد و کاهش عمر قطعات می‌شود. به همین دلیل، مس به طور گسترده در تولید هیت‌سینک‌ها و قطعات انتقال حرارت استفاده می‌شود؛ فلزی که با رسانایی حرارتی حدود ۴۰۱ وات بر متر-کلوین در دمای اتاق، عملکرد قابل توجهی دارد و از نظر اقتصادی نیز مقرون‌به‌صرفه است.
با وجود این، تیمی از مهندسان و پژوهشگران حوزه هوافضا در دانشگاه کالیفرنیا، ماده‌ای به نام «نیترید تانتالوم فلزی در فاز تتا» را معرفی کرده‌اند که رسانایی حرارتی آن به حدود ۱۱۰۰ وات بر متر-کلوین می‌رسد. این عدد، اختلافی چشمگیر با فلزات رایج ایجاد می‌کند و نشان می‌دهد که این ترکیب می‌تواند گرما را با کارایی بسیار بالاتری انتقال دهد.
بخوانید: ماده‌ای با رسانایی حرارتی بالاتر از الماس کشف شد
بر اساس توضیحات پژوهشگران، محدودیت اصلی رسانایی حرارتی در فلزات متداول، به برهم‌کنش شدید میان الکترون‌های آزاد و ارتعاشات اتمی یا همان فونون‌ها بازمی‌گردد. اما در ساختار بلوری خاص این فاز از نیترید تانتالوم، این برهم‌کنش‌ها به طور غیرعادی ضعیف هستند. همین ویژگی باعث می‌شود گرما با مقاومت بسیار کمتر در ماده جریان پیدا کند.
دانشمندان برای بررسی دقیق این رفتار از روش‌های پیشرفته‌ای مانند پراکندگی پرتو ایکس مبتنی بر سینکروترون و طیف‌سنجی نوری فوق‌سریع استفاده کرده‌اند. نتایج این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که ساختار مولکولی خاص این ماده، عامل اصلی رسانایی حرارتی فوق‌العاده آن است. یافته‌های این تحقیق، در ماه جاری میلادی در نشریه معتبر “Science” منتشر شده است.
یونگ‌جی هو، استاد دانشکده مهندسی ساموئلی و سرپرست این پژوهش اعلام کرده است که با رشد سریع فناوری‌های هوش مصنوعی و افزایش توان پردازشی تراشه‌ها، نیاز به مواد جدید برای دفع گرما بیش از هر زمان دیگری احساس می‌شود. به گفته او، وابستگی شدید صنعت به مس، به‌ویژه در تراشه‌ها و شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی، می‌تواند در آینده به یک گلوگاه جدی تبدیل شود.
بخوانید: افزایش ده‌برابری توان ذخیره‌سازی بتن رسانا ؛ گامی به سوی ساختمان‌های انرژی‌زا
کارشناسان معتقد هستند که این ماده جدید می‌تواند به عنوان جایگزینی کارآمد برای مس در هیت‌سینک‌ها و سامانه‌های خنک‌کننده مورد استفاده قرار گیرد. کاربردهای بالقوه آن، تنها به رایانه‌ها و سخت‌افزارهای هوش مصنوعی محدود نمی‌شود، بلکه حوزه‌هایی مانند صنایع هوافضا و رایانه‌های کوانتومی که نیازمند کنترل دقیق دما هستند نیز می‌توانند از این دستاورد علمی بهره‌مند شوند.
این کشف، گامی مهم در مسیر توسعه مواد پیشرفته به حساب می‌آید و می‌تواند نقش کلیدی در بهبود عملکرد و پایداری نسل آینده فناوری‌های پیشرفته ایفا کند.
