目前已知热导率最高的材料是石墨烯，其次为钻石、银等，但这些材料制备成本高昂，因此科学家一直持续在寻找可替代的配方，比如几年前有人提出砷化硼热导率有望媲美钻石。现在，维也纳工业大学（TU Wien）团队发现氮化钽的热导率也相当惊人，同样可与钻石媲美。
电子设备芯片在运行过程中会产生热量，必须尽快将热量传导出去以避免损坏芯片，一般我们会在芯片外封装金属散热片，然后中间以具有特别良好导热性能的散热膏填缝。在所有金属中，银是拥有最高电导率、热导率与反射率的金属材料，其次依次为铜、金、铝等；若加入非金属材料比较，则热导率最高的材料是石墨烯，其次为金刚石（钻石）。
不过这些材料制备成本高昂，石墨烯优异的导热性虽然有望作为未来超大规模纳米集成电路的散热材料，缺点就是价格偏高，而金属是电的良导体，使用上必须注意做好绝缘。
前几年，美国科学家实验制备出砷化硼晶体热导率约900～1300 W/m·k，而理论预测甚至可以高达2200 W/mk，几乎媲美钻石但更加便宜。最近，奥地利维也纳工业大学团队则是发现氮化钽（TaN）的一种特殊晶相，也可以使其热导率追上钻石。
研究人员Georg Madsen教授先解释，热在材料中传导的机制主要有2种，一种是穿过材料的电子带走能量，另一种则是通过声子，这是晶体中晶体结构集体激发的准粒子。但无论是电子还是晶格振动，都无法完全让热量不受阻碍地通过材料，许多原因都会减慢热在材料中的传递，比如电子与晶格振动会相互作用、或被材料不规则行为阻止等。有些困难我们已提出方法应对，但无法全盘解决，就像好不容易处理完一个问题，另一个新问题又跑出来了。
通过详尽的理论基础与计算机模拟，现在团队成功确认一种新的高热导率材料：氮化钽的六方晶系θ相。
首先，钽这种金属也具有高延展性、导热性和导电性，化学活性低，且自然产生的钽只有2种同位素：钽-180（0.012%）与钽-181（99.988%），前者是全宇宙最稀有的同位素，因此几乎不用担心出现钽的变体。
在与氮和特殊的原子尺度几何形状结合后，氮化钽六方晶系θ相（hexagonalθ-phase）具有金属性，能抑制电子与其他晶格振动的相互作用从而提升热导率，模拟结果表明其热导率是银的数倍，媲美钻石。
研究人员认为氮化钽在芯片电子业中是一种很有潜力的材料，没有其他材料可比氮化钽θ相更有效解决热传导阻碍这个问题。只不过目前趋势预测，地球上所有钽资源会在50年内耗尽，要使其作为新材料亮相的前途似乎有点黯淡。
新论文发布在《物理评论快报》（Physical Review Letters）。
（首图来源：维也纳工业大学）