Недорогая замена алмазу

12.07.2013

Ученые обнаружили, что относительно недорогой материал может заменить дорогостоящие алмазы в высокопроизводительной электронике. Речь идет о теплопроводности, которая у алмаза составляет при комнатной температуре более 2000 Вт на метр на градус Кельвина, что в 5 раз выше, чем у лучших металлических проводников, таких как медь. Благодаря этому уникальному свойству алмазов, их иногда применяют для отвода тепла из ядер высокопроизводительных процессоров. К сожалению, даже синтетические алмазы слишком дороги, чтобы массово их использовать в электронике, такой как домашние персональные компьютеры.

Высокая теплопроводность алмаза ученым знакома и объясняется малой массой атомов углерода и жесткими химическими связями между ними. Однако недавно ученые обнаружили, что такой же рекордной теплопроводностью обладает и другое соединение: непохожий на алмаз, арсенид бора с кубической кристаллической решеткой. Команда физиков-теоретиков из Бостонского колледжа и Военно-морской научно-исследовательской лаборатории ВМС США решили выяснить, благодаря чему химическое соединение бора и мышьяка может конкурировать с алмазом. Новый теоретический подход позволил ученым раскрыть секрет высокой теплопроводности арсенида бора.

В отличие от металлов, где тепло переносят электроны, алмаз и арсенид - это диэлектрики, они переносят тепло с помощью колебательных волн, которые движутся от атома к атому. При этом столкновение этих волн создает внутреннее сопротивление тепловому потоку.

Физики с удивлением обнаружили необычное взаимодействие определенных колебательных свойств арсенида бора, которые обычно оставались вне поля зрения ученых, изучающих теплопроводность электрических изоляторов. Оказывается, столкновение между колебательными волнами в определенном диапазоне частот намного реже, чем на других частотах. В результате, на определенной частоте колебаний арсенид бора проводит больше тепла и схож по этим параметрам с алмазом.

Новое исследование позволяет по-новому взглянуть на физику переноса тепла в материале и заодно иллюстрирует мощь современных вычислительных методов. На практике открытие позволит разработать новые методики отвода тепла от миниатюрной электроники, что позволит резко поднять ее производительность. Также не исключено, что новую информацию удастся применить для разработки высокоэффективных технологий для альтернативной энергетики.

<< Назад: Четырёхъядерный смартфон BLU Dash 4.5 споддержкой двух SIM-карт 12.07.2013

>> Вперед: Монитор Iiyama P2252HS-1 с ударопрочным стеклом 11.07.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Альтернативная энергетика для космической станции 21.03.2000 На орбитальной станции "Мир" планируется проведение уникального эксперимента. К космическому объекту будет подвешен металлический трос длиной в 6 км (ориентировочно трос на станцию будет доставлен в мае этого года). Эксперимент будет профинансирован международной корпорацией "Gold and Apple". Особенность эксперимента заключается в том, что в металлическом тросе, который при полете станции пересекает силовые линии магнитного поля Земли, возникает ЭДС. Эту дармовую электроэнергию будет снимать сама станция и использовать ее для своих нужд.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025