Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) identificaram um material que pode representar um avanço significativo na dissipação de calor em dispositivos eletrônicos. Esse é dos grandes desafios da indústria, uma vez que o acúmulo térmico leva ao superaquecimento e, consequentemente, à redução no desempenho dos aparelhos.
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Atualmente, o cobre domina o mercado de gerenciamento térmico, respondendo por cerca de 30% das aplicações comerciais. Isso acontece graças à sua alta condutividade, de aproximadamente 400 watts por metro-Kelvin. No entanto, o estudo, publicado na revista Science, aponta para uma alternativa com desempenho muito superior: o nitreto de tântalo metálico na fase teta (θ-TaN).
De acordo com a equipe, o material alcança uma condutividade térmica próxima de 1.100 watts por metro-Kelvin – quase três vezes maior que a do cobre.
Nossa pesquisa mostra que o nitreto de tântalo na fase teta pode ser uma alternativa fundamentalmente nova e superior para alcançar alta condutividade térmica e pode ajudar a orientar o projeto de materiais térmicos de próxima geração.
Yongjie Hu, líder do estudo
Monocristal de nitreto de tântalo na fase teta – Imagens cedidas por Yongjie Hu/UCLA
Novo metal tem aplicação direta em eletrônicos
O desempenho recorde está relacionado à estrutura atômica do material. Em metais, o calor é transportado tanto pelo movimento de elétrons quanto por vibrações da rede cristalina, conhecidas como fônons. Normalmente, a interação entre esses dois mecanismos limita a eficiência da condução térmica.
No caso do θ-TaN, simulações indicaram um comportamento incomum: interações muito mais fracas entre elétrons e fônons, o que favorece um fluxo de calor mais eficiente. Para validar essa hipótese, os pesquisadores recorreram à Fonte Avançada de Fótons do Laboratório Nacional de Argonne, nos Estados Unidos, utilizando raios X de alta energia para analisar o material em escala microscópica.
Os experimentos confirmaram a previsão teórica.
Os resultados sugerem que o material pode abrir caminho para uma nova geração de soluções em gerencionamento térmico, com potencial impacto direto em áreas como computação, eletrônicos e infraestrutura de inteligência artificial.
Vitoria Lopes Gomez
Vitoria Lopes Gomez é jornalista formada pela Universidade Estadual Paulista (UNESP) e redatora do Olhar Digital.
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Conteúdo reproduzido originalmente em: Olhar Digital por Vitoria Lopes Gomez