Cientistas identificaram um composto metálico que redefine os limites da transferência de calor. O material, nitreto de tântalo (TaN) na fase teta, apresentou a mais alta condutividade térmica já medida em metais, quase triplicando os valores alcançados pelo cobre ou pela prata, referências atuais em dissipação térmica.
Descoberta e medição do novo recorde
A equipe liderada por Suixuan Li avaliou diferentes alotrópicos do nitreto de tântalo e constatou que a fase teta conduz calor de forma excepcional, atingindo aproximadamente 1.100 watts por metro-kelvin (W/mK). Para comparação, o cobre, predominante em dissipadores de calor comerciais, oferece cerca de 400 W/mK, valor que o coloca entre os melhores condutores convencionais, mas ainda distante do desempenho observado no novo composto.
A medição posiciona o TaN-teta como líder absoluto entre metais, impondo um patamar inédito para aplicações que exigem remoção rápida de calor. A marca indica potencial de uso em setores onde a temperatura é fator crítico para eficiência, confiabilidade e vida útil de dispositivos.
Relevância para o mercado de eletrônicos
No cenário atual, o cobre domina cerca de 30% do mercado global de soluções de gestão térmica, principalmente em dissipadores utilizados em processadores, placas gráficas e outros componentes eletrónicos. Embora seja abundante e relativamente barato, o material começa a atingir limites de desempenho à medida que dispositivos se tornam mais compactos e potentes.
Segundo o professor Yongjie Hu, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, a evolução acelerada de tecnologias de inteligência artificial pressiona ainda mais os sistemas tradicionais de dissipação. “As demandas por dissipação de calor estão levando metais convencionais como o cobre aos seus limites de desempenho, e a forte dependência global do cobre em chips e aceleradores de IA está se tornando uma preocupação crítica”, afirmou.
Nesse contexto, o nitreto de tântalo na fase teta surge como alternativa promissora. O desempenho térmico quase três vezes superior pode, em tese, aliviar hotspots localizados que comprometem a integridade de circuitos e reduzem a eficiência energética de equipamentos eletrónicos.
Porque a condutividade térmica importa
Dispositivos eletrônicos de alta densidade geram quantidades significativas de calor em áreas muito pequenas. Se não forem dissipadas, essas temperaturas elevadas reduzem a velocidade de operação, aumentam o consumo de energia e provocam falhas prematuras. Por isso, materiais com elevada condutividade térmica são essenciais para manter temperaturas internas sob controlo.
Imagem: Tecnologia e Inovação
Ao elevar o padrão de condutividade para 1.100 W/mK, o TaN-teta oferece margem técnica para o desenvolvimento de dissipadores mais delgados ou capazes de lidar com potências superiores, sem necessidade de sistemas de refrigeração adicionais que aumentam tamanho, peso e custo de produção.
Implicações para o futuro dos materiais térmicos
Embora a descoberta se mantenha em escala laboratorial, o resultado fornece um novo guia para a engenharia de materiais voltados a gestão térmica. “Nossa pesquisa mostra que o nitreto de tântalo na fase teta pode ser uma alternativa fundamentalmente nova e superior para alcançar maior condutividade térmica, e pode ajudar a orientar o projeto de materiais térmicos de próxima geração”, destacou o professor Hu.
O avanço também sugere que limites teóricos pressupostos para metais podem ser revistos. Caso a produção em larga escala do TaN-teta se torne viável economicamente, o composto tem potencial para substituir ou complementar o cobre em componentes que exigem elevada remoção de calor, reduzindo gargalos térmicos em eletrônicos de consumo, centros de dados e soluções de computação intensiva na nuvem.
Até o momento, não foram divulgados prazos para a transição do material do laboratório para aplicações comerciais. Contudo, o recorde de 1.100 W/mK estabelece um novo parâmetro de comparação e reforça a necessidade de investigação contínua em condutores térmicos capazes de acompanhar a evolução das tecnologias digitais.
