Арсенид бора удивил ученых своей теплопроводностью

Источник: computerra.ru

Среди материалов, не содержащих наноструктуры, чемпионом по теплопроводности считается алмаз. К сожалению, даже технические алмазы слишком дороги для широкого использования. Поэтому в тех же ноутбуках для пассивного теплоотвода используются трубки из меди, теплопроводность которой в 5 раз ниже, чем у алмаза. Но теперь исследователи из Бостонского колледжа США представили другой материал для теплоотведения — арсенид бора. Его стоимость намного ниже, чем у промышленных алмазов, а по теплопроводности материал лишь немногим уступает «драгоценному» рекордсмену. Как отмечает руководитель группы ученых Дэвид Бройдо, арсенид бора до сих пор считался веществом с низкой теплопроводностью. В отличие от алмаза, в котором относительно легкие атомы прочно связаны друг с другом, молекула арсенида бора включает тяжелые атомы мышьяка, сила связей между которыми намного ниже. Поэтому, по теоретическим оценкам, теплопроводность материала должна быть в десять раз ниже, чем у алмаза и в 2 раза ниже, чем у меди. Но практические эксперименты показали обратный результат.

Теплопроводность арсенида бора оказалась намного выше, чем у меди, и лишь немного ниже, чем у алмаза. По мнению исследователей, такие удивительные результаты объясняются характером распространения тепла в изоляторах. И алмаз, и арсенид бора являются диэлектриками, поэтому электроны в них не способны свободно перемещаться и влиять на теплоотвод. Передача тепловой энергии осуществляется за счет колебаний ближайших друг к другу атомов, то есть имеет волновой характер. Эффективный перенос тепла могут обеспечить легкие атомы с прочными связями (алмаз). Но еще нужно, чтобы тепловые волны не сталкивались и не гасили друг друга. А структура молекулы арсенида бора как раз и выполняет второе условие. Волны, находящиеся в диапазоне, связанном с теплопередачей, распространяются в материале свободно, не препятствуя друг другу. Как полагают ученые, благодаря своей низкой цене и высокой теплопроводности, арсенид бора найдет широкое применение в электронике. А информация, полученная в ходе исследования, поможет в анализе других материалов, ранее считавшихся непригодными для теплопереноса.