Recorde na condução de calor batido por material de baixo custo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/04/2021

O material conduz mais de duas vezes mais calor do que a prata.
[Imagem: TU Wien]

Quando o segundo colocado é o campeão

Seja para resfriar um processador de computador, o motor de um carro ou uma máquina em uma indústria, tudo o que os engenheiros mais querem é um material que conduza o calor o mais rapidamente possível.

E foi justamente um material assim que Ashis Kundu e seus colegas da Universidade de Tecnologia de Viena, na Áustria, acabam de encontrar.

Um composto à base do elemento tântalo acaba de se tornar o melhor condutor de calor economicamente viável do mundo.

Nenhum outro material "comum" transfere calor tão rapidamente quanto o nitreto de tântalo (TaN), com a impressionante marca de 995 Watts por metro por grau Kelvin (W/m.K) a temperatura ambiente.

O melhor condutor de calor conhecido é o diamante, com 2.000 W/m.K, mas ele é caro demais para qualquer aplicação meramente termal.

Mesmo o segundo colocado, a prata, é caro demais, mas também apresenta menos da metade da condutividade termal (429 W/m.K) do nitreto de tântalo.

Tirar calor dos processadores

Depois de análises teóricas e simulações de computador, a equipe finalmente chegou à fase hexagonal do nitreto de tântalo. O tântalo é particularmente favorável porque ele dificilmente se apresenta em isótopos diferentes - quase 99,99% do tântalo que ocorre naturalmente é o isótopo tântalo 181.

"A combinação com o nitrogênio e a geometria de escala atômica especial torna essa fase metálica e suprime as interações das vibrações que transportam calor com outras vibrações e com os elétrons condutores. São exatamente essas interações que inibem a condução de calor em outros materiais," disse o professor Georg Madsen. "Essas interações não são possíveis neste material porque violariam a lei de conservação de energia."

A equipe acredita que o material atrairá imediatamente a atenção da indústria eletrônica, sempre às voltas com a necessidade de extrair cada vez mais calor dos processadores e demais chips. Além disso, o tântalo é usado há décadas pela indústria microeletrônica, principalmente em capacitores.

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