Констатация того, что кубический арсенид бора это соперник алмаза по своей теплопроводности, стало большим сюрпризом для физиков-теоретиков занимавшихся их исследованием. Но проведенный ими анализ помог объяснить причины нестандартной способности данного материала, которая в будущем может сделать процесс разработки более компактных, производительных и быстрых устройств более простым.
Алмаз, вместе с его ювелирной значимостью, является самым лучшим теплопроводником при стандартных температурах. По данному параметру, который составляет у него 2000 Вт/мК, алмаз в 5 раз лучше, чем медь. На сегодняшний день алмазы очень часто применяются для отвода теплоты от горячих районов микросхем, но их природные кристаллы очень дороги и редкие, а получение синтетических алмазов является очень трудоемким и тоже дорогим процессом.
Большая теплопроводность алмаза вполне объяснима: она обуславливается небольшим весом комплектующих кристалл атомов углерода и прочной химической связью между ними. Также, от арсенида бора – на основе общепринятых оценочных критериев ждали теплопроводность примерно в 10 раз меньше, чем у алмаза. По факту, из-за очевидной бесперспективности, до последнего момента замерами данной характеристики у арсенида бора никто не изучал.
Этот материал оказался в поле зрения ученых, которые работали над проверкой созданного ими нового метода расчета теплопроводности. Показавший свою точность на большинстве уже давно изученных веществах, этот метод показал очень большие результаты для арсенида бора. Как сообщалось ранее, оказалось, что данный материал примерно похож на алмаз при стандартных температурах и превосходит его при более высоких температурных режимах.
В металлах тепловая энергия передается электронами, но, арсенид бора, наподобие алмаза, представляет собой диэлектрик, и теплопроводность в нем организуется колебаниями атомов кристаллической решетки, которая распространяется в виде волн. Расчеты отобразили, что на определенных частотах возможность взаимодействия между данными упругими волнами очень сильно снижается, из-за чего в меньшую сторону изменяется внутреннее сопротивление потоку тепла. Как раз на этих частотах материал показывает свою рекордную теплопроводность.
«Показывая новый взгляд на физику теплового транспорта данная работа отображает возможность применения современных методов вычисления для численной характеризации материалов, у которых еще не известны тепловые свойства, — рассказывает Дэвид Бройдо, соавтор статьи. – Если результаты, которые были получены для арсенида бора, будут подтверждены расчетами, это откроет для этого материала новые возможности применения в системах с пассивным охлаждением».
Ваше мнение