Termoelektrik sowadyş modullarynyň iň soňky ösüş üstünlikleri

Termoelektrik sowadyş modullarynyň iň soňky ösüş üstünlikleri

I. Materiallar we öndürijilik çäkleri boýunça öňdebaryjy barlaglar

1. “Fonon aýnasy – elektron kristal” düşünjesiniň çuňlaşdyrylmagy: •

Soňky üstünlik: Barlagçylar ýokary öndürijilikli hasaplamalar we maşyn öwrenmesi arkaly örän pes torly ýylylyk geçirijiligi we ýokary Seebeck koeffisiýenti bolan potensial materiallary gözden geçirmek prosesini çaltlaşdyrdylar. Mysal üçin, olar ZT gymmatlyklary belli bir temperatura aralygynda däp bolan Bi2Te3-iňkiden ýokary bolan çylşyrymly kristal gurluşly we tor şekilli birleşmeli Zintl faza birleşmelerini (meselem, YbCd2Sb2) tapdylar. •

“Entropiýa inženerçiligi” strategiýasy: Ýokary entropiýaly erginlerde ýa-da köp komponentli gaty erginlerde düzüm bozulmasyny girizmek, elektrik häsiýetlerine düýpli zyýan ýetirmezden, ýylylyk geçirijiligini ep-esli azaltmak üçin fononlary güýçli dargadýar, bu bolsa termoelektrik gymmatlygyny ýokarlandyrmak üçin täze netijeli usula öwrüldi.

2. Pes ölçegli we nanostrukturalardaky serhetüsti ösüşler:

Iki ölçegli termoelektrik materiallar: Bir gatlakly/bir gatlakly SnSe, MoS₂ we ş.m. boýunça geçirilen barlaglar olaryň kwantum çäklendiriji täsiriniň we ýüz ýagdaýlarynyň örän ýokary güýç faktorlaryna we örän pes ýylylyk geçirijiligine getirip biljekdigini, şeýlelik bilen örän inçe, çeýe mikro-TEC-leriň, mikro termoelektrik sowadyjy modullaryň, mikro peltier sowadyjylaryň (Mikro peltier elementleri) öndürilmegi üçin mümkinçilik döredýändigini görkezdi.

Nanometr ölçegli interfeýs inženerçiligi: Däneli serhetler, dislokasiýalar we nanofazaly çökündiler ýaly mikrostrukturalary "fonon süzgüçleri" hökmünde takyk dolandyrmak, elektronlaryň rahat geçmegine mümkinçilik berýän mahalynda termoelektrik parametrleriň (geçirijilik, Seebeck koeffisiýenti, termogeçirijilik) däp bolan baglanyşyk gatnaşyklaryny bozmak bilen birlikde, termoelektrik parametrleriň (geçirijilik, Seebeck koeffisiýenti, termogeçirijilik) däp bolan baglanyşygyny bozmak.

II. Täze sowadyjy mehanizmleriň we enjamlaryň öwrenilmegi

1. esasly termoelektrik sowadyş:

Bu rewolýusiýa taýdan täze ugur. Netijeli ýylylyk siňdirişine ýetmek üçin elektrik meýdanynyň aşagynda ionlaryň (elektronlaryň/deşikleriň däl-de,) migrasiýasyny we faza öwrülişini (elektroliz we gatylaşma ýaly) ulanmak arkaly. Soňky barlaglar käbir ion gelleriniň ýa-da suwuk elektrolitleriň pes woltlarda däp bolan TEC-lere, peltier modullaryna, TEC modullaryna, termoelektrik sowadyjylara garanyňda has uly temperatura tapawutlaryny döredip biljekdigini görkezýär we bu bolsa çeýe, sessiz we ýokary netijeli täze nesil sowadyş tehnologiýalaryny ösdürmek üçin düýbünden täze ýol açýar.

2. Elektrik kartlaryny we basyş kartlaryny ulanyp, sowadyjy enjamlary kiçeltmäge synanyşyklar: •

Termoelektrik täsiriň bir görnüşi bolmasa-da, gaty ýagdaýly sowadyş üçin bäsdeş tehnologiýa hökmünde materiallar (polimerler we keramika ýaly) elektrik meýdanlarynda ýa-da stresde temperatura üýtgeşikliklerini görkezip bilýärler. Soňky gözlegler elektrokaloriýa/basyşly kaloriýa materiallaryny kiçeltmäge we tertipleşdirmäge synanyşýar, şeýle hem örän pes kuwwatly mikro-sowadyş çözgütlerini öwrenmek üçin TEC, peltier moduly, termoelektrik sowadyş moduly, Peltier enjamy bilen prinsip esasynda deňeşdirme we bäsdeşlik geçirýär.

III. Ulgam integrasiýasynyň we programma innowasiýalarynyň çäkleri

1. "Çip derejesindäki" ýylylyk ýaýratmak üçin çipdäki integrasiýa:

Soňky ylmy barlaglar mikro TEC-leri integrasiýalaşdyrmaga gönükdirilendirmikro termoelektrik modul， (termoelektrik sowadyş moduly), peltier elementleri we kremniý esasly çipler monolit görnüşde (ýeke çipde). MEMS (Mikro-Elektro-Mehaniki Ulgamlar) tehnologiýasyny ulanyp, mikroölçegli termoelektrik sütun massiwleri çipiň arka tarapynda gönüden-göni öndürilýär, bu bolsa prosessorlaryň/grafik prosessorlaryň ýerli gyzgyn nokatlary üçin "nokatdan nokada" hakyky wagtda işjeň sowadyş üpjün edýär, bu bolsa Fon Neuman arhitekturasynyň termoçelligini ýeňip geçmäge garaşylýar. Bu geljekki hasaplama güýji çipleriniň "gyzgynlyk diwary" meselesine iň soňky çözgütleriň biri hasaplanýar.

2. Geýilýän we çeýe elektronika üçin özbaşdak işleýän termal dolandyryş:

Termoelektrik energiýa öndürmegiň we sowadmagyň iki funksiýasyny birleşdirýär. Soňky gazanylanlar uzalyp bilýän we ýokary berklikli çeýe termoelektrik süýümleriň işlenip düzülmegini öz içine alýar. Bular diňe bir temperatura tapawutlaryny ulanmak arkaly geýilýän enjamlar üçin elektrik energiýasyny öndürip bilmeýär.， ýöne şeýle hem ters tok arkaly ýerli sowadyş (meselem, ýörite iş formalaryny sowadyş) gazanyňintegrasiýalaşdyrylan energiýa we ýylylyk dolandyryşyny gazanmak.

3. Kwant tehnologiýasynda we biosensingde takyk temperatura gözegçiligi:

Kwantum bitleri we ýokary duýgurlykly sensorlar ýaly öňdebaryjy ugurlarda mK (millikelwin) derejesinde örän takyk temperatura gözegçiligi möhümdir. Soňky ylmy işler örän ýokary takyklykly (±0,001°C) köp basgançakly TEC, köp basgançakly peltier moduly (termoelektrik sowadyş moduly) ulgamlaryna gönükdirilendir we kwantum hasaplama platformalary we bir molekulaly anyklaýyş enjamlary üçin örän durnukly termal gurşawy döretmäge gönükdirilen işjeň şowhun ýok etmek üçin TEC modulynyň, peltier enjamynyň, peltier sowadyjysynyň ulanylyşyny öwrenýär.

IV. Simulýasiýa we optimizasiýa tehnologiýalarynda innowasiýa

Emeli intellekt esasynda dizaýn: “material-gurluş-işleýiş” ters dizaýn üçin emeli intellektden (meselem, generasiýa garşydaşlyk ulgamlary, güýçlendirme öwrenmek) peýdalanmak, giň temperatura aralygynda iň ýokary sowadyş koeffisiýentine ýetmek üçin optimal köp gatlakly, segmentleşdirilen material düzümini we enjam geometriýasyny çaklamak, ylmy-barlag we işläp taýýarlamak siklini ep-esli gysgaltmak.

Gysgaça mazmuny:

Peltier elementiniň, termoelektrik sowadyş modulynyň (TEC moduly) iň soňky ylmy üstünlikleri “kämilleşdirişden” “özgerişlige” geçýär. Esasy aýratynlyklary aşakdakylar: •

Material derejesi: Köp mukdarda lehimlemekden atom derejesindäki interfeýslere we entropiýa inženerçiliginiň gözegçiligine çenli •

Esasy derejede: Elektronlara bil baglamakdan başlap, ionlar we polýaronlar ýaly täze zarýad daşaýjylaryny öwrenmäge çenli.

Integrasiýa derejesi: Aýratyn komponentlerden çipler, matalar we biologik enjamlar bilen çuňňur integrasiýa çenli.

Maksat derejesi: Makro derejeli sowadyşdan kwantum hasaplamalary we integrasiýa edilen optoelektronika ýaly öňdebaryjy tehnologiýalaryň termal dolandyryş meselelerini çözmäge geçmek.

Bu ösüşler geljekki termoelektrik sowadyş tehnologiýalarynyň has netijeli, kiçi, akylly we indiki nesil maglumat tehnologiýalarynyň, biotehnologiýanyň we energiýa ulgamlarynyň özenine çuňňur ornaşdyryljakdygyny görkezýär.