传统认知中，铜和银一直占据着导热性能最强金属材料的地位，但这一局面如今被一项新研究打破。加州大学洛杉矶分校的工程师团队发现了一种名为θ相氮化钽（TaN₍θ₎）的金属化合物，其导热能力近乎达到铜和银的三倍，刷新了“最快导热金属”的纪录。
该材料的导热系数约为1100W/mK，而铜的导热系数约为400W/mK，银在最佳条件下也只能达到相近水平。这一发现由UCLA塞缪尔工程学院的胡永杰（音译）团队完成，项目负责人胡永杰指出，这一突破性成果为金属导热能力的研究开辟了新方向。
当前，芯片散热问题正成为硬件发展的关键瓶颈。随着高功率处理器、图形加速器以及AI芯片的功率密度持续攀升，传统铜散热方案已逐渐接近性能上限，难以满足日益增长的散热需求。θ相氮化钽的出现，为解决这一难题提供了新的可能性。
研究团队解释称，θ相氮化钽的微观结构具有独特的六角晶格排列，这种结构显著减弱了电子与声子之间的相互作用。在金属材料中，电子–声子和声子–声子碰撞通常会阻碍热量传导，而θ相氮化钽的“弱耦合”特性使得热能能够几乎无阻地快速传播。
为了验证这一结果，团队采用了同步辐射X射线散射和超快光谱技术，确认了该材料具备前所未有的导热效率。这一发现不仅意味着金属导热能力可能突破传统理论极限，也为高性能电子、航空航天以及量子设备等对热稳定性要求极高的领域带来了新的影响。
胡永杰表示，θ相氮化钽有望成为下一代热管理技术的核心材料，帮助未来AI芯片实现更紧凑、更低温、更高能效的设计。这一材料的应用，可能彻底改变现有散热方案，为硬件发展注入新的活力。
据了解，胡永杰团队在高导热材料领域已取得多项重要成果。此前，他们曾发现导热性能极高的硼砷化物半导体，并将其应用于氮化镓芯片散热。此次θ相氮化钽的发现，进一步完善了高导热材料体系，甚至可能在部分场景中超越现有半导体方案，为散热技术带来革命性突破。
