Mafanikio ya hivi karibuni ya maendeleo ya moduli za kupoeza joto

Mafanikio ya hivi karibuni ya maendeleo ya moduli za kupoeza joto

I. Utafiti wa Mafanikio kuhusu Vikwazo vya Vifaa na Utendaji

1. Kuongezeka kwa dhana ya "kioo cha fonetiki - fuwele za kielektroniki": •

Mafanikio ya hivi karibuni: Watafiti wameharakisha mchakato wa uchunguzi wa nyenzo zinazowezekana zenye upitishaji joto wa kimiani wa chini sana na mgawo wa juu wa Seebeck kupitia kompyuta ya kiwango cha juu cha upitishaji na ujifunzaji wa mashine. Kwa mfano, waligundua misombo ya awamu ya Zintl (kama vile YbCd2Sb2) yenye miundo tata ya fuwele na misombo yenye umbo la ngome, ambayo thamani zake za ZT zinazidi zile za Bi2Te3 ya kitamaduni ndani ya safu maalum za halijoto. •

Mkakati wa "Uhandisi wa Entropy": Kuanzisha mkanganyiko wa utunzi katika aloi zenye entropy nyingi au suluhu ngumu zenye vipengele vingi, ambazo hutawanya kwa nguvu fonetiki ili kupunguza kwa kiasi kikubwa upitishaji joto bila kuathiri vibaya sifa za umeme, imekuwa mbinu mpya yenye ufanisi ya kuongeza ubora wa joto.

2. Maendeleo ya Mipaka katika Miundo ya Vipimo vya Chini na Nano:

Vifaa vya joto vya pande mbili: Uchunguzi kuhusu SnSe ya safu moja/safu moja, MoS₂, n.k. umeonyesha kuwa athari zao za kufungiwa kwa kiasi na hali za uso zinaweza kusababisha vipengele vya nguvu vya juu sana na upitishaji wa joto wa chini sana, na kutoa uwezekano wa utengenezaji wa micro-TEC nyembamba sana na zinazonyumbulika. moduli za kupoeza joto za microelectric, vipoezaji vya micro peltier (vipengele vya micro peltier).

Uhandisi wa kiolesura cha kipimo cha nanomita: Kudhibiti kwa usahihi miundo midogo kama vile mipaka ya chembe, kuhama, na kushuka kwa awamu ya nano, kama "vichujio vya phononi", kutawanya kwa hiari vibebaji vya joto (phononi) huku ikiruhusu elektroni kupita vizuri, na hivyo kuvunja uhusiano wa kitamaduni wa kiunganishi wa vigezo vya thermoelectric (upitishaji, mgawo wa Seebeck, upitishaji wa joto).

II. Utafutaji wa Mifumo na Vifaa Vipya vya Friji

1. Upoezaji wa joto kwa msingi:

Huu ni mwelekeo mpya wa mapinduzi. Kwa kutumia uhamiaji na mabadiliko ya awamu (kama vile elektrolisisi na ugandamizaji) wa ioni (badala ya elektroni/mashimo) chini ya uwanja wa umeme ili kufikia unyonyaji mzuri wa joto. Utafiti wa hivi karibuni unaonyesha kwamba jeli fulani za ioni au elektroliti za kioevu zinaweza kutoa tofauti kubwa zaidi za halijoto kuliko TEC za kitamaduni, moduli za peltier, moduli za TEC, vipozezi vya Thermoelectric, kwa volteji za chini, na kufungua njia mpya kabisa kwa ajili ya ukuzaji wa teknolojia za kupoeza za kizazi kijacho zinazonyumbulika, kimya, na zenye ufanisi mkubwa.

2. Majaribio ya kupunguza ukubwa wa jokofu kwa kutumia kadi za umeme na kadi za shinikizo: •

Ingawa si aina ya athari ya jotoelektri, kama teknolojia inayoshindana kwa ajili ya upoezaji wa hali ngumu, vifaa (kama vile polima na kauri) vinaweza kuonyesha tofauti kubwa za halijoto chini ya nyanja za umeme au mkazo. Utafiti wa hivi karibuni unajaribu kupunguza na kupanga vifaa vya electrokaloriki/pressurkaloriki, na kufanya ulinganisho na ushindani unaotegemea kanuni na TEC, moduli ya peltier, moduli ya upoezaji wa jotoelektri, na kifaa cha Peltier ili kuchunguza suluhisho za upoezaji mdogo wa nguvu ya chini sana.

III. Mipaka ya Ujumuishaji wa Mfumo na Ubunifu wa Matumizi

1. Ujumuishaji wa ndani ya chipu kwa ajili ya uondoaji wa joto wa "kiwango cha chipu":

Utafiti wa hivi karibuni unalenga katika kuunganisha TEC ndogo，moduli ndogo ya joto， (moduli ya kupoeza jotoelektriki), vipengele vya peltier, na chipsi zinazotegemea silikoni kwa njia ya monolithiki (katika chipu moja). Kwa kutumia teknolojia ya MEMS (Mifumo ya Micro-Electro-Mechanical), safu za safu wima za jotoelektriki ndogo hutengenezwa moja kwa moja upande wa nyuma wa chipu ili kutoa upoezaji wa "point-to-point" kwa wakati halisi kwa maeneo yenye joto ya ndani ya CPU/GPU, ambayo inatarajiwa kuvunja kizuizi cha joto chini ya usanifu wa Von Neumann. Hii inachukuliwa kuwa mojawapo ya suluhisho la mwisho kwa tatizo la "ukuta wa joto" la chipsi za nguvu za kompyuta za baadaye.

2. Usimamizi wa joto unaojiendesha kwa vifaa vya elektroniki vinavyovaliwa na kunyumbulika:

Kuchanganya kazi mbili za uzalishaji wa umeme wa joto na upoezaji. Mafanikio ya hivi karibuni ni pamoja na ukuzaji wa nyuzi za joto zinazonyumbulika na zenye nguvu nyingi zinazonyumbulika. Hizi haziwezi tu kutoa umeme kwa vifaa vinavyovaliwa kwa kutumia tofauti za halijoto.， lakini pia kufikia upoezaji wa ndani (kama vile kupoeza sare maalum za kazi) kupitia mkondo wa nyuma， kufikia usimamizi jumuishi wa nishati na joto.

3. Udhibiti sahihi wa halijoto katika teknolojia ya quantum na biosensing:

Katika nyanja za kisasa kama vile biti za quantum na vitambuzi vya unyeti wa juu, udhibiti sahihi wa halijoto katika kiwango cha mK (millikelvin) ni muhimu. Utafiti wa hivi karibuni unazingatia mifumo ya TEC ya hatua nyingi, moduli ya peltier ya hatua nyingi (moduli ya kupoeza joto) yenye usahihi wa juu sana (± 0.001°C) na inachunguza matumizi ya moduli ya TEC, kifaa cha peltier, kipoeza cha peltier, kwa ajili ya kughairi kelele inayotumika, ikilenga kuunda mazingira thabiti ya joto kwa majukwaa ya kompyuta ya quantum na vifaa vya kugundua molekuli moja.

IV. Ubunifu katika Teknolojia za Simulizi na Uboreshaji

Ubunifu Unaoendeshwa na Akili Bandia: Kutumia Akili bandia (kama vile mitandao ya uhasama inayozalisha, kujifunza kuimarisha) kwa ajili ya muundo wa kinyume wa "muundo-utendaji wa nyenzo", kutabiri muundo bora wa nyenzo zenye tabaka nyingi, zilizogawanywa na jiometri ya kifaa ili kufikia mgawo wa juu zaidi wa kupoeza ndani ya kiwango kikubwa cha halijoto, na kufupisha kwa kiasi kikubwa mzunguko wa utafiti na maendeleo.

Muhtasari:

Mafanikio ya utafiti wa hivi karibuni ya kipengele cha peltier, moduli ya kupoeza joto (moduli ya TEC) yanabadilika kutoka "uboreshaji" hadi "mabadiliko". Sifa muhimu ni kama ifuatavyo: •

Kiwango cha nyenzo: Kuanzia utumiaji wa dawa za kuongeza nguvu kwa wingi hadi violesura vya kiwango cha atomiki na udhibiti wa uhandisi wa entropi.

Katika kiwango cha msingi: Kuanzia kutegemea elektroni hadi kuchunguza vibebaji vipya vya chaji kama vile ioni na polaroni.

Kiwango cha ujumuishaji: Kuanzia vipengele tofauti hadi ujumuishaji wa kina na chipsi, vitambaa, na vifaa vya kibiolojia.

Kiwango Lengwa: Kuhama kutoka kiwango cha juu cha upoezaji hadi kushughulikia changamoto za usimamizi wa joto za teknolojia za kisasa kama vile kompyuta ya kwantamu na vifaa vya elektroniki vilivyojumuishwa.

Maendeleo haya yanaonyesha kwamba teknolojia za upoezaji wa joto za siku zijazo zitakuwa na ufanisi zaidi, ndogo, zenye akili, na zilizounganishwa kwa undani katika kiini cha teknolojia ya habari ya kizazi kijacho, teknolojia ya kibayoteknolojia, na mifumo ya nishati.