Cyfeiriad datblygu newydd y diwydiant oeri thermoelectrig

Cyfeiriad datblygu newydd y diwydiant oeri thermoelectrig

Mae gan oeryddion thermoelectrig, a elwir hefyd yn fodiwlau oeri thermoelectrig, fanteision na ellir eu hadnewyddu mewn meysydd penodol oherwydd eu nodweddion megis dim rhannau symudol, rheolaeth tymheredd fanwl gywir, maint bach, a dibynadwyedd uchel. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, ni fu unrhyw ddatblygiad arloesol mewn deunyddiau sylfaenol yn y maes hwn, ond gwnaed cynnydd sylweddol mewn optimeiddio deunyddiau, dylunio systemau, ac ehangu cymwysiadau.

Dyma nifer o gyfeiriadau datblygu newydd pwysig:

I. Datblygiadau mewn Deunyddiau a Dyfeisiau Craidd

Optimeiddio perfformiad deunyddiau thermoelectrig yn barhaus

Optimeiddio deunyddiau traddodiadol (yn seiliedig ar Bi₂Te₃): Cyfansoddion telwriwm bismuth yw'r deunyddiau sy'n perfformio orau o hyd ger tymheredd ystafell. Mae ffocws yr ymchwil cyfredol yn gorwedd ar wella ei werth rhinwedd thermodrydanol ymhellach trwy brosesau fel nanosizing, dopio, a gweadu. Er enghraifft, trwy gynhyrchu nanowifrau a strwythurau uwch-lattice i wella gwasgariad ffonon a lleihau dargludedd thermol, gellir gwella effeithlonrwydd heb effeithio'n sylweddol ar ddargludedd trydanol.

Archwilio deunyddiau newydd: Er nad ydynt ar gael yn fasnachol ar raddfa fawr eto, mae ymchwilwyr wedi bod yn archwilio deunyddiau newydd fel SnSe, Mg₃Sb₂, a CsBi₄Te₆, a allai fod â photensial uwch na Bi₂Te₃ mewn parthau tymheredd penodol, gan gynnig y posibilrwydd o gynnydd mewn perfformiad yn y dyfodol.

Arloesedd mewn strwythur dyfeisiau a'r broses integreiddio

Miniatureiddio ac arrapio: Er mwyn bodloni gofynion afradu gwres micro-ddyfeisiau fel electroneg defnyddwyr (fel clipiau cefn afradu gwres ffonau symudol) a dyfeisiau cyfathrebu optegol, mae proses weithgynhyrchu micro-TEC (modiwlau oeri micro thermoelectrig, modiwlau thermoelectrig bach) yn dod yn fwyfwy soffistigedig. Mae'n bosibl cynhyrchu modiwlau peltier, oeryddion peltier, dyfeisiau peltier, dyfeisiau thermoelectrig gyda maint o ddim ond 1 × 1 mm neu hyd yn oed yn llai, a gellir eu hintegreiddio'n hyblyg i araeau i gyflawni oeri lleol manwl gywir.

Modiwl TEC hyblyg (modiwl peltier): Mae hwn yn bwnc poblogaidd sy'n dod i'r amlwg. Drwy ddefnyddio technolegau fel electroneg brintiedig a deunyddiau hyblyg, cynhyrchir modiwlau TEC anplanar, dyfeisiau peltier y gellir eu plygu a'u glynu. Mae gan hyn ragolygon eang mewn meysydd fel dyfeisiau electronig gwisgadwy a biofeddygaeth leol (megis cywasgiadau oer cludadwy).

Optimeiddio strwythur aml-lefel: Ar gyfer senarios sydd angen gwahaniaeth tymheredd mwy, modiwl TEC aml-gam, modiwlau oeri thermoelectrig aml-gam yw'r prif ateb o hyd. Mae cynnydd cyfredol yn cael ei adlewyrchu mewn dylunio strwythurol a phrosesau bondio, gyda'r nod o leihau ymwrthedd thermol rhyng-gam, gwella dibynadwyedd cyffredinol a'r gwahaniaeth tymheredd mwyaf.

Ii. Ehangu Cymwysiadau ac Atebion Lefel System

Ar hyn o bryd dyma'r maes mwyaf deinamig lle gellir arsylwi datblygiadau newydd yn uniongyrchol.

Cyd-esblygiad technoleg gwasgaru gwres pen poeth

Y ffactor allweddol sy'n cyfyngu ar berfformiad modiwl TEC, modiwl thermoelectrig, modiwl Peltier yn aml yw'r gallu i wasgaru gwres yn y pen poeth. Mae gwelliant perfformiad TEC yn atgyfnerthu ei gilydd gyda datblygiad technoleg sinc gwres effeithlonrwydd uchel.

Wedi'i gyfuno â siambrau anwedd/pibellau gwres VC: Ym maes electroneg defnyddwyr, mae modiwl TEC, dyfais peltier, yn aml yn cael ei gyfuno â siambrau anwedd siambr gwactod. Mae modiwl TEC, oerydd peltier, yn gyfrifol am greu'r parth tymheredd isel yn weithredol, tra bod VC yn gwasgaru gwres yn effeithlon o ben poeth modiwl TEC, elfen peltier i'r esgyll afradu gwres mwy, gan ffurfio datrysiad system o "oeri gweithredol + dargludiad a thynnu gwres yn effeithlon". Mae hwn yn duedd newydd mewn modiwlau afradu gwres ar gyfer ffonau gemau a chardiau graffeg pen uchel.

Wedi'i gyfuno â systemau oeri hylif: Mewn meysydd fel canolfannau data a laserau pŵer uchel, mae modiwl TEC yn cael ei gyfuno â systemau oeri hylif. Drwy fanteisio ar gapasiti gwres penodol eithriadol o uchel hylifau, mae'r gwres ar ben poeth modiwl thermodrydanol modiwl TEC yn cael ei dynnu, gan gyflawni capasiti oeri effeithlon heb ei ail.

Rheolaeth ddeallus a rheoli effeithlonrwydd ynni

Mae systemau oeri thermoelectrig modern yn integreiddio synwyryddion tymheredd manwl iawn a rheolyddion PID/PWM fwyfwy. Trwy addasu cerrynt/foltedd mewnbwn y modiwl thermoelectrig, modiwl TEC, modiwl peltier mewn amser real trwy algorithmau, gellir cyflawni sefydlogrwydd tymheredd o ±0.1℃ neu hyd yn oed yn uwch, gan osgoi gor-wefru ac osgiliad ac arbed ynni.

Modd gweithredu pwls: Ar gyfer rhai cymwysiadau, gall defnyddio cyflenwad pŵer pwls yn lle cyflenwad pŵer parhaus fodloni'r gofynion oeri ar unwaith wrth leihau'r defnydd o ynni cyffredinol yn sylweddol a chydbwyso'r llwyth gwres.

III. Meysydd Cymhwyso sy'n Dod i'r Amlwg a Thwf Uchel

Gwasgariad gwres ar gyfer electroneg defnyddwyr

Ffonau gemau ac ategolion e-chwaraeon: Dyma un o'r pwyntiau twf mwyaf yn y farchnad modiwlau oeri thermoelectrig, modiwlau TEC, a modiwlau pletier yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Mae'r clip oeri gweithredol wedi'i gyfarparu â modiwlau thermoelectrig adeiledig (modiwlau TEC), a all atal tymheredd SoC y ffôn yn uniongyrchol o dan y tymheredd amgylchynol, gan sicrhau allbwn perfformiad uchel parhaus yn ystod gemau.

Gliniaduron a chyfrifiaduron pen desg: Mae rhai gliniaduron a chardiau graffeg pen uchel (megis cardiau cyfeirio cyfres NVIDIA RTX 30/40) wedi dechrau ceisio integreiddio modiwlau TEC, modiwlau thermoelectrig i gynorthwyo i oeri'r sglodion craidd.

Canolfannau cyfathrebu optegol a data

Modiwlau optegol 5G/6G: Mae'r laserau (DFB/EML) mewn modiwlau optegol cyflym yn hynod sensitif i dymheredd ac mae angen TEC arnynt ar gyfer tymheredd cyson manwl gywir (fel arfer o fewn ±0.5℃) i sicrhau sefydlogrwydd tonfedd ac ansawdd trosglwyddo. Wrth i gyfraddau data esblygu tuag at 800G ac 1.6T, mae'r galw a'r gofynion ar gyfer modiwlau TEC, mdoules thermoelectrig, oeryddion peltier ac elfennau peltier ill dau yn cynyddu.

Oeri lleol mewn canolfannau data: Gan ganolbwyntio ar fannau poeth fel CPUs a GPUs, mae defnyddio modiwl TEC ar gyfer oeri gwell wedi'i dargedu yn un o'r cyfeiriadau ymchwil ar gyfer gwella effeithlonrwydd ynni a dwysedd cyfrifiadura mewn canolfannau data.

Electroneg modurol

Lidar wedi'i osod ar gerbyd: Mae angen tymheredd gweithredu sefydlog ar allyrrydd laser craidd y lidar. Mae TEC yn gydran allweddol sy'n sicrhau ei weithrediad arferol yn yr amgylchedd llym sydd wedi'i osod ar gerbyd (-40℃ i +105℃).

Talwrn deallus a systemau adloniant pen uchel: Gyda phŵer cyfrifiadurol cynyddol sglodion mewn cerbydau, mae eu gofynion gwasgaru gwres yn cyd-fynd yn raddol â gofynion electroneg defnyddwyr. Disgwylir i fodiwl TEC, oerydd TE gael ei gymhwyso mewn modelau cerbydau pen uchel yn y dyfodol.

Gwyddorau meddygol a bywyd

Mae dyfeisiau meddygol cludadwy fel offerynnau PCR a dilynianwyr DNA angen cylchred tymheredd cyflym a manwl gywir, a modiwl TEC, peltier yw'r gydran rheoli tymheredd graidd. Mae'r duedd o fachu a chludadwyedd offer wedi sbarduno datblygiad oerydd TEC, peltier micro ac effeithlon.

Dyfeisiau harddwch: Mae rhai dyfeisiau harddwch pen uchel yn defnyddio effaith Peltier dyfais TEC, peltier i gyflawni swyddogaethau cywasgu oer a phoeth manwl gywir.

Awyrofod ac amgylcheddau arbennig

Oeri synhwyrydd is-goch: Mewn meysydd ymchwil milwrol, awyrofod a gwyddonol, mae angen oeri synwyryddion is-goch i dymheredd isel iawn (megis islaw -80℃) i leihau sŵn. Mae modiwl TEC aml-gam, modiwl peltier aml-gam, modiwl thermoelectrig aml-gam yn ddatrysiad bach a dibynadwy iawn i gyflawni'r nod hwn.

Rheoli tymheredd llwyth tâl lloeren: Darparu amgylchedd thermol sefydlog ar gyfer offerynnau manwl ar loerennau.

Iv. Heriau a Wynebwyd a Rhagolygon y Dyfodol

Yr her graidd: Effeithlonrwydd ynni cymharol isel yw'r diffyg mwyaf o hyd ym modiwl peltier modiwl TEC (modiwl thermoelectrig) o'i gymharu ag oeri cywasgydd traddodiadol. Mae ei effeithlonrwydd oeri thermoelectrig yn llawer is nag effeithlonrwydd cylchred Carnot.

Rhagolygon y dyfodol

Y nod yn y pen draw yw datblygu deunyddiau newydd: os gellir darganfod neu syntheseiddio deunyddiau newydd â gwerth goruchafiaeth thermoelectrig o 3.0 neu uwch ger tymheredd ystafell (ar hyn o bryd, mae Bi₂Te₃ masnachol tua 1.0), bydd yn sbarduno chwyldro yn y diwydiant cyfan.

Integreiddio systemau a deallusrwydd: Bydd cystadleuaeth yn y dyfodol yn symud mwy o “berfformiad TEC unigol” i allu datrysiad system cyffredinol o “TEC + gwasgariad gwres + rheolaeth”. Mae cyfuno ag AI ar gyfer rheoli tymheredd rhagfynegol hefyd yn gyfeiriad.

Lleihau costau a threiddiad i'r farchnad: Gyda phrosesau gweithgynhyrchu yn aeddfedu a chynhyrchu ar raddfa fawr, disgwylir i gostau TEC ostwng ymhellach, a thrwy hynny dreiddio i farchnadoedd mwy canolig a hyd yn oed torfol.

I grynhoi, mae'r diwydiant oerydd thermoelectrig byd-eang ar hyn o bryd mewn cyfnod o ddatblygu arloesedd sy'n cael ei yrru gan gymwysiadau a chydweithredol. Er nad oes unrhyw newidiadau chwyldroadol wedi bod yn y deunyddiau sylfaenol, trwy ddatblygiad technoleg peirianneg a'r integreiddio dwfn â thechnolegau i fyny'r afon ac i lawr yr afon, modiwl TEC modiwl Peltier, mae oerydd peltier yn dod o hyd i'w safle anhepgor mewn nifer gynyddol o feysydd sy'n dod i'r amlwg ac o werth uchel, gan ddangos bywiogrwydd cryf.