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美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分?？茖W(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的多機(jī)構(gòu)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，金屬材料θ相氮化鉭的熱導(dǎo)率高達(dá)約1100瓦/米·開爾文，接近銅或銀的3倍，刷新金屬導(dǎo)熱性能的紀(jì)錄。這一成果挑戰(zhàn)了百余年來(lái)關(guān)于金屬熱傳導(dǎo)極限的傳統(tǒng)認(rèn)知，有助于解決人工智能（AI）散熱難題。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《科學(xué)》雜志。

熱導(dǎo)率衡量的是材料傳遞熱量的能力。電子設(shè)備過熱會(huì)嚴(yán)重制約其性能、穩(wěn)定性和能效，因此高效導(dǎo)熱對(duì)消除電子設(shè)備的“熱點(diǎn)”至關(guān)重要。目前，銅憑借約400瓦/米·開爾文的熱導(dǎo)率主導(dǎo)著全球散熱材料市場(chǎng)，廣泛應(yīng)用于各類熱管理系統(tǒng)；銀的熱導(dǎo)率為429瓦/米·開爾文。然而，θ相氮化鉭重新定義了金屬導(dǎo)熱的上限。

在金屬材料中，熱量由自由移動(dòng)的電子和被稱為聲子的原子振動(dòng)攜帶。電子和聲子之間的強(qiáng)相互作用以及聲子—聲子相互作用限制了金屬的熱導(dǎo)率。研究表明，θ相氮化鉭獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu)——鉭與氮以六邊形網(wǎng)格排列，極大削弱了電子與聲子（晶格振動(dòng)）之間的相互作用，使熱量得以更自由地流動(dòng)。正是這種“弱耦合”機(jī)制，成就了其超凡的導(dǎo)熱表現(xiàn)。

團(tuán)隊(duì)通過同步輻射X射線散射、超快光譜學(xué)等多種先進(jìn)手段驗(yàn)證了該材料的優(yōu)異性能。實(shí)驗(yàn)顯示，其內(nèi)部電子—聲子相互作用極弱，熱量傳輸效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)金屬。

長(zhǎng)期以來(lái)，銅和銀被視為金屬導(dǎo)熱能力的“天花板”。如今，這一“鐵律”被打破，標(biāo)志著人類對(duì)金屬熱輸運(yùn)的理解邁入新階段。

隨著AI技術(shù)迅猛發(fā)展，芯片功耗激增，散熱需求日益逼近現(xiàn)有材料的極限。全球AI硬件對(duì)銅的依賴正成為技術(shù)升級(jí)的瓶頸。而θ相氮化鉭不僅提供了一種極具潛力的高性能替代材料，更為下一代高導(dǎo)熱材料的設(shè)計(jì)指明了方向。

該材料還有望廣泛應(yīng)用于微電子、數(shù)據(jù)中心、航空航天以及量子計(jì)算機(jī)等高度受制于散熱難題的前沿領(lǐng)域。