热水瓶的任务是保留温度 - 但有时您想实现相反的状态：计算机芯片会产生必须尽快消散的热量，以免芯片被破坏。这需要具有特别好的热传导性能的特殊材料。亚博网站下载
因此，与中国和美国的团体合作，Tu Wien的一个研究团队着手寻找最佳的热量导体。
他们终于以一种非常特异的硝酸盐形式找到了寻找的东西 - 没有其他已知的金属材料具有较高的导热率。为了能够识别这种破纪录的材料，他们首先必须分析哪些过程在原子水平的此类材料中发挥作用。亚博网站下载结果现已发表在《科学杂志》上物理评论信。
电子和格子振动
“基本上，有两种机制在材料中传播热量，” Tu Wien材料化学研究所的Georg Madsen教授解释说。亚博网站下载“首先，穿过穿过材料的电子，随身携带能量。这是良好的电导体中的主要机制。其次是通过声子，它们是材料中的集体晶格振动。”原子移动，导致其他原子摇摆。在较高的温度下，通过这些振动传播的热传导通常是决定性的。
但是，电子和晶格振动都无法完全通过材料传播。有各种过程会减慢热能的传播。电子和晶格振动可以彼此相互作用，它们可以散射，可以通过材料中的不规则性来阻止它们。
在某些情况下，甚至可以受到元素的不同同位素内置在材料中 - 即具有不同中子数量的类似原子的事实，甚至可以极大地限制热传导。在这种情况下，原子没有完全相同的质量，这会影响材料中原子的集体振动行为。
“其中一些效果可以被抑制 - 但通常不是同时全部，”乔治·麦德森说。“这就像玩Whack-a-mole：您解决了一个问题，与此同时，新的问题出现了。”
坦塔塔尔硝酸盐，全能者
尽管我们每天都在热金属板上燃烧双手，但金属通常具有平庸的导热率。已知热导率最高的金属是银 - 只有记录材料钻石的电导率的一小部分。但是钻石很昂贵，很难处理。
通过精心设计的理论分析和计算机模拟，该团队最终成功地识别了合适的材料：硝酸棘塔塔al的六边形θ相。坦塔尔姆特别有利，因为几乎没有任何不同的同位素。自然存在的坦塔鲁姆几乎有99.99％是同位素坦塔鲁姆181，其他变体几乎不会发生。
“与氮和特殊原子量表的几何形状的结合使相金属构成了相位金属，它抑制了携带热振动与其他振动和导电电子的相互作用。正是这些相互作用抑制了其他材料中的热传导，”亚博网站下载乔治·麦德森说。“在本材料中不可能进行这些相互作用，因为它们会违反节能定律。”
因此，这种形式的坦塔略硝酸盐结合了几个重要优势，使其成为创纪录的材料，其导热率比银高几倍，并且与钻石相当。
“对于芯片行业来说，硝酸坦塔尔是一种非常有前途的材料，”麦森说服了。“芯片越来越小，越来越强大，因此进行热量正在成为一个越来越大的问题。没有其他材料能比θ相刺激硝酸盐更好地解决此问题。”
