Descubren un metal con una conductividad térmica récord

Unos científicos han descubierto un material metálico con una conductividad térmica medida mayor que las de todos los demás metales conocidos. El hallazgo, además, contradice creencias tenidas desde hace mucho tiempo por incuestionables acerca de los límites del transporte de calor en materiales metálicos.

Este metal, el nitruro de tantalio en fase theta, tiene una conductividad térmica casi tres veces mayor que la del cobre o que la que posee la plata, considerados los mejores metales convencionales para conducir calor.

El descubrimiento revela nuevas estrategias potenciales para refrigerar el hardware de los ordenadores y la electrónica de todo tipo de dispositivos.

El hallazgo lo ha hecho un equipo formado, entre otros, por Suixuan Li y Yongjie Hu, de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), Estados Unidos.

La conductividad térmica describe el nivel de eficiencia con que un material puede transportar calor. Los materiales con alta conductividad térmica son esenciales para evitar el sobrecalentamiento de puntos propensos a ello en ordenadores y dispositivos electrónicos en general. El sobrecalentamiento limita el rendimiento del aparato, acorta su vida útil, disminuye su fiabilidad y reduce su eficiencia energética. El cobre domina actualmente el mercado mundial de disipadores de calor, representando aproximadamente el 30% de los materiales comerciales de gestión térmica, con una conductividad térmica de unos 400 vatios por metro-kelvin.

Li, Hu y sus colegas descubrieron que el nitruro de tantalio en fase theta tiene una conductividad térmica ultraelevada, de aproximadamente 1100 vatios por metro-kelvin.

Una secuencia que muestra cómo la energía térmica se propaga a través del nitruro de tantalio en fase theta después de que el material metálico recibe un pulso breve pero intenso de luz. (Imágenes: H-Lab / UCLA)

“Con el rápido avance en la implantación de sistemas de inteligencia artificial, crecen las exigencias de disipación de calor, y ello está llevando a los metales convencionales como el cobre a sus límites de rendimiento. Además, la gran dependencia global del cobre en chips y aceleradores de inteligencia artificial se está convirtiendo en un riesgo crítico”, advierte Hu. “Nuestra investigación muestra que el nitruro de tantalio en fase theta podría ser una alternativa muy distinta y superior para lograr una mayor conductividad térmica y podría ayudar a guiar el diseño de materiales térmicos de nueva generación”.

Li, Hu y sus colegas exponen los detalles técnicos de su hallazgo en la revista académica Science, bajo el título “Metallic θ-phase tantalum nitride has a thermal conductivity triple that of copper”. (Fuente: NCYT de Amazings)