Y cyflawniadau datblygu diweddaraf o fodiwlau oeri thermoelectrig

Y cyflawniadau datblygu diweddaraf o fodiwlau oeri thermoelectrig

I. Ymchwil Arloesol ar Ddeunyddiau a Therfynau Perfformiad

1. Dyfnhau’r cysyniad o “wydr ffonon – crisial electronig”: •

Cyflawniad diweddaraf: Mae ymchwilwyr wedi cyflymu'r broses sgrinio ar gyfer deunyddiau posibl â dargludedd thermol dellt isel iawn a chyfernod Seebeck uchel trwy gyfrifiadura trwybwn uchel a dysgu peirianyddol. Er enghraifft, fe wnaethant ddarganfod cyfansoddion cyfnod Zintl (megis YbCd2Sb2) gyda strwythurau crisial cymhleth a chyfansoddion siâp cawell, y mae eu gwerthoedd ZT yn uwch na gwerthoedd Bi2Te3 traddodiadol o fewn ystodau tymheredd penodol. •

Strategaeth “peirianneg entropi”: Mae cyflwyno anhwylder cyfansoddiadol mewn aloion entropi uchel neu doddiannau solet aml-gydran, sy'n gwasgaru ffononau'n gryf i leihau dargludedd thermol yn sylweddol heb beryglu priodweddau trydanol o ddifrif, wedi dod yn ddull newydd effeithiol ar gyfer gwella'r ffigur rhinwedd thermoelectrig.

2. Datblygiadau Ffin mewn Strwythurau Dimensiwn Isel a Nanostrwythurau:

Deunyddiau thermoelectrig dau ddimensiwn: Mae astudiaethau ar SnSe, MoS₂, ac ati un haen/mono haen wedi dangos y gall eu heffaith cyfyngu cwantwm a'u cyflyrau arwyneb arwain at ffactorau pŵer eithriadol o uchel a dargludedd thermol eithriadol o isel, gan ddarparu'r posibilrwydd ar gyfer cynhyrchu micro-TECs hyblyg, tenau iawn. modiwlau oeri micro thermoelectrig, oeryddion micro peltier (elfennau Micro peltier).

Peirianneg rhyngwyneb ar raddfa nanometr: Rheoli microstrwythurau yn fanwl gywir fel ffiniau grawn, dadleoliadau, a gwaddodion nano-gyfnod, fel “hidlwyr ffonon”, gan wasgaru cludwyr thermol (ffononau) yn ddetholus wrth ganiatáu i electronau basio drwodd yn esmwyth, a thrwy hynny dorri'r berthynas gyplu draddodiadol o baramedrau thermodrydanol (dargludedd, cyfernod Seebeck, dargludedd thermol).

II. Archwilio Mecanweithiau a Dyfeisiau Oergell Newydd

1. oeri thermoelectrig ar sail:

Mae hwn yn gyfeiriad chwyldroadol newydd. Drwy ddefnyddio mudo a thrawsnewid cyfnod (megis electrolysis a chaledu) ïonau (yn hytrach nag electronau/tyllau) o dan faes trydan i gyflawni amsugno gwres effeithlon. Mae'r ymchwil ddiweddaraf yn dangos y gall rhai geliau ïonig neu electrolytau hylifol gynhyrchu gwahaniaethau tymheredd llawer mwy na TECs traddodiadol, modiwlau peltier, modiwlau TEC, oeryddion thermoelectrig, ar folteddau isel, gan agor llwybr cwbl newydd ar gyfer datblygu technolegau oeri cenhedlaeth nesaf hyblyg, tawel, a hynod effeithlon.

2. Ymdrechion i leihau rheweiddio gan ddefnyddio cardiau trydan a chardiau pwysau: •

Er nad yw'n fath o effaith thermoelectrig, fel technoleg gystadleuol ar gyfer oeri cyflwr solid, gall y deunyddiau (megis polymerau a cherameg) arddangos amrywiadau tymheredd sylweddol o dan feysydd trydanol neu straen. Mae'r ymchwil ddiweddaraf yn ceisio lleihau a threfnu'r deunyddiau electrocalorig/calorig pwyseddol, a chynnal cymhariaeth a chystadleuaeth yn seiliedig ar egwyddorion gyda TEC, modiwl peltier, modiwl oeri thermoelectrig, dyfais Peltier er mwyn archwilio atebion micro-oeri pŵer isel iawn.

III. Ffiniau Integreiddio Systemau ac Arloesi Cymwysiadau

1. Integreiddio ar y sglodion ar gyfer gwasgaru gwres “ar lefel sglodion”:

Mae'r ymchwil ddiweddaraf yn canolbwyntio ar integreiddio micro TECmodiwl micro thermoelectrig， (modiwl oeri thermoelectrig), elfennau peltier, a sglodion wedi'u seilio ar silicon yn monolithig (mewn un sglodion). Gan ddefnyddio technoleg MEMS (Systemau Micro-Electro-Fecanyddol), mae araeau colofn thermoelectrig ar raddfa ficro yn cael eu cynhyrchu'n uniongyrchol ar gefn y sglodion i ddarparu oeri gweithredol amser real "pwynt-i-bwynt" ar gyfer mannau poeth lleol CPUs/GPUs, a disgwylir i hyn dorri trwy'r tagfeydd thermol o dan bensaernïaeth Von Neumann. Ystyrir hyn yn un o'r atebion eithaf i broblem "wal wres" sglodion pŵer cyfrifiadurol y dyfodol.

2. Rheoli thermol hunan-bwerus ar gyfer electroneg wisgadwy a hyblyg:

Gan gyfuno'r ddwy swyddogaeth o gynhyrchu pŵer thermoelectrig ac oeri. Mae'r cyflawniadau diweddaraf yn cynnwys datblygu ffibrau thermoelectrig hyblyg ymestynnol a chryfder uchel. Gall y rhain nid yn unig gynhyrchu trydan ar gyfer dyfeisiau gwisgadwy trwy ddefnyddio gwahaniaethau tymheredd.， ond hefyd yn cyflawni oeri lleol (megis oeri gwisgoedd gwaith arbennig) trwy gerrynt gwrthdrocyflawni rheolaeth ynni a thermol integredig.

3. Rheoli tymheredd manwl gywir mewn technoleg cwantwm a biosynhwyro:

Mewn meysydd arloesol fel bitiau cwantwm a synwyryddion sensitifrwydd uchel, mae rheolaeth tymheredd hynod fanwl gywir ar lefel mK (millikelvin) yn hanfodol. Mae'r ymchwil ddiweddaraf yn canolbwyntio ar systemau TEC aml-gam, modiwl peltier aml-gam (modiwl oeri thermoelectrig) gyda chywirdeb eithriadol o uchel (±0.001°C) ac yn archwilio'r defnydd o fodiwl TEC, dyfais peltier, oerydd peltier, ar gyfer canslo sŵn gweithredol, gyda'r nod o greu amgylchedd thermol hynod sefydlog ar gyfer llwyfannau cyfrifiadura cwantwm a dyfeisiau canfod moleciwl sengl.

IV. Arloesedd mewn Technolegau Efelychu ac Optimeiddio

Dylunio wedi'i Yrru gan Ddeallusrwydd Artiffisial: Defnyddio AI (megis rhwydweithiau gwrthwynebol cynhyrchiol, dysgu atgyfnerthu) ar gyfer dylunio gwrthdro “deunydd-strwythur-perfformiad”, gan ragweld y cyfansoddiad deunydd aml-haen, segmentiedig gorau posibl a geometreg dyfais i gyflawni'r cyfernod oeri mwyaf o fewn ystod tymheredd eang, gan fyrhau'r cylch ymchwil a datblygu yn sylweddol.

Crynodeb:

Mae cyflawniadau ymchwil diweddaraf elfen peltier, modiwl oeri thermoelectrig (modiwl TEC) yn symud o “welliant” i “drawsnewid”. Y nodweddion allweddol yw'r canlynol: •

Lefel deunydd: O ddopio swmp i ryngwynebau lefel atomig a rheoli peirianneg entropi. •

Ar y lefel sylfaenol: O ddibynnu ar electronau i archwilio cludwyr gwefr newydd fel ïonau a pholaronau.

Lefel integreiddio: O gydrannau arwahanol i integreiddio dwfn â sglodion, ffabrigau a dyfeisiau biolegol.

Lefel darged: Symud o oeri ar lefel macro i fynd i'r afael â heriau rheoli thermol technolegau arloesol fel cyfrifiadura cwantwm ac optoelectroneg integredig.

Mae'r datblygiadau hyn yn dangos y bydd technolegau oeri thermodrydanol y dyfodol yn fwy effeithlon, yn fwy bach, yn ddeallus, ac wedi'u hintegreiddio'n ddwfn i graidd technoleg gwybodaeth, biodechnoleg, a systemau ynni'r genhedlaeth nesaf.