新材料可以更有效地传递热量
美国海军研究实验室(NRL)和波士顿大学的理论物理学家团队发现,立方氮化硼砷作为一种材料拥有非常高的导热系数,以及比钻石更有效的电子设备导热潜力。钻石是目前为止最好的热导体。
随着微电子设备变得更小、更快、功能更多,热管理成为一个关键的挑战。这项工作促使人们把目光转向数量级热传输的本质,并指引找到一种新的拥有超高热导率并可用于被动散热应用的材料。
使用预测的第一原理方法计算立方III-V 硼化合物的热导率,团队发现砷化硼(BA)拥有显著的室温热导率,大于2000瓦每米每开尔文(>2000 Wm-1K-1 )。它明显区别于钻石和石墨,众所周知这两者的传导率值最高。
不像在金属中由电子携带热量,钻石和砷化硼是电绝缘体。后种类型的材料中,热量由构成原子的振动波(声子)携带,这些波从一个散射到另一个的结果形成内部阻抗热流。钻石可用于散热应用但却资源稀缺,而且其合成制备的生长率慢、成本高、质量低。然而,新的高导热材料的发现迄今为止进展甚微。
历史上,电子性能的全微观无参数计算材料技术比热传输领域更先进。
在过去的几年里,NRL团队的贡献是,在热传输领域开发了‘从头’定量技术。 电子科学与技术部物理学家Thomas L. Reinecke博士说, 这些技术打开了一个更全面了解热传输的关键物理特征和准确预测新导热材料能力的途径。
这些令人惊讶的砷化硼材料的发现,源于一种罕见的一定的振动特性的相互作用,它不是常用的评估电气绝缘材料热导率的原则。这些特点使一定频率范围内的振动波之间的散射远不同平常,这反过来又使大量热在这个频率范围进行传导。
如果这些令人振奋的结果一经实验验证,它将打开砷化硼用于被动散热应用的新机会。这将表明,像这样的理论工作在指导发现新的高导热材料中所扮演的重要角色。 Reinecke说。(SMT China/ Shirley编译)
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