Ein Forschungsteam der University of Houston hat eine bedeutende Entdeckung auf dem Gebiet der Wärmemanagementmaterialien gemacht und gezeigt, dass hochwertige Borarsenidkristalle bei Raumtemperatur eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als Diamant. Diese in Materials Today veröffentlichte Forschung wurde von Professor Zhifeng Ren vom Texas Center for Superconductivity geleitet und in Zusammenarbeit mit der University of California, Santa Barbara und dem Boston College durchgeführt, um die Wärmeleitfähigkeitseigenschaften von Borarsenid eingehend zu erforschen.

Durch die Reinigung des Roharsens und die Verbesserung des Syntheseprozesses gelang es dem Forschungsteam, Borarsenidkristalle mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 2100 W/mK herzustellen. Professor Ren Zhifeng erklärte: „Wir gehen davon aus, dass unsere Messungen und Daten korrekt sind. Das bedeutet, dass die Theorie überarbeitet werden muss.“ Diese Entdeckung liefert neue Erkenntnisse zur bestehenden Wärmeleitungstheorie und eröffnet neue Wege für die Entwicklung neuer Wärmemanagementmaterialien. Die ultrahohe Wärmeleitfähigkeit von Borarsenidmaterialien birgt großes Potenzial für Anwendungen zur Wärmeableitung in elektronischen Geräten.

Diese Forschung durchbricht die Grenzen theoretischer Modelle, die 2017 die Wärmeleitfähigkeit von Borarsenid vorhersagten. Ren Zhifeng bemerkte: „Man sollte sich von einer Theorie nicht davon abhalten lassen, etwas Größeres zu entdecken, und genau das ist in dieser Arbeit geschehen.“ Durch die Optimierung des Kristallwachstumsprozesses produzierten die Forscher hochwertige Borarsenidkristalle mit weniger Defekten, was zu einer deutlich besseren Wärmeleitfähigkeit als frühere Proben führte. Borarsenid weist nicht nur hervorragende Wärmemanagementeigenschaften auf, sondern weist auch gute Halbleitereigenschaften auf.

Im Vergleich zu herkömmlichen Halbleitermaterialien weist Borarsenid eine größere Bandlücke und eine höhere Ladungsträgerbeweglichkeit auf. Ren Zhifeng ergänzte: „Dieses neue Material ist erstaunlich; es vereint die besten Eigenschaften eines Halbleiters und eines Wärmeleiters.“ Die Forscher werden den Herstellungsprozess von Borarsenid weiter optimieren, um die Gesamtleistung dieses Wärmemanagementmaterials weiter zu verbessern. Diese Forschung an Borarsenid eröffnet neue technologische Wege für Wärmemanagementlösungen für elektronische Geräte der nächsten Generation.

Weitere Informationen: Ange Benise Niyikiza et al., Die Wärmeleitfähigkeit von Borarsenid übersteigt 2100 W/m/Kelvin bei Raumtemperatur, Materials Today (2025). Zeitschrifteninformationen: Materials Today