Pencapaian pembangunan terkini modul penyejukan termoelektrik
I. Penyelidikan Terobosan mengenai Bahan dan Had Prestasi
1. Pendalaman konsep “kaca fonon – kristal elektronik”: •
Pencapaian terkini: Penyelidik telah mempercepatkan proses penyaringan untuk bahan berpotensi dengan kekonduksian terma kekisi yang sangat rendah dan pekali Seebeck yang tinggi melalui pengkomputeran daya pemprosesan tinggi dan pembelajaran mesin. Contohnya, mereka menemui sebatian fasa Zintl (seperti YbCd2Sb2) dengan struktur kristal kompleks dan sebatian berbentuk sangkar, yang nilai ZTnya melebihi Bi2Te3 tradisional dalam julat suhu tertentu.
Strategi "kejuruteraan entropi": Memperkenalkan gangguan komposisi dalam aloi entropi tinggi atau larutan pepejal berbilang komponen, yang menyerakkan fonon dengan kuat untuk mengurangkan kekonduksian terma dengan ketara tanpa menjejaskan sifat elektrik secara serius, telah menjadi pendekatan baharu yang berkesan untuk meningkatkan angka merit termoelektrik.
2. Kemajuan Sempadan dalam Dimensi Rendah dan Nanostruktur:
Bahan termoelektrik dua dimensi: Kajian ke atas SnSe, MoS₂, dan sebagainya lapisan tunggal/monolayer telah menunjukkan bahawa kesan pengurungan kuantum dan keadaan permukaannya boleh menyebabkan faktor kuasa yang sangat tinggi dan kekonduksian terma yang sangat rendah, memberikan kemungkinan untuk fabrikasi mikro-TEC yang ultra nipis dan fleksibel. modul penyejukan termoelektrik mikro, penyejuk peltier mikro (elemen peltier mikro).
Kejuruteraan antara muka skala nanometer: Mengawal mikrostruktur dengan tepat seperti sempadan butiran, kehelan dan mendakan nanofasa, sebagai "penapis fonon", yang secara selektif menyebarkan pembawa haba (fonon) sambil membenarkan elektron melaluinya dengan lancar, sekali gus memutuskan hubungan gandingan tradisional parameter termoelektrik (kekonduksian, pekali Seebeck, kekonduksian terma).
II. Penerokaan Mekanisme dan Peranti Penyejukan Baharu
1. penyejukan termoelektrik berasaskan:
Ini merupakan hala tuju baharu yang revolusioner. Dengan menggunakan penghijrahan dan transformasi fasa (seperti elektrolisis dan pemejalan) ion (dan bukannya elektron/lubang) di bawah medan elektrik untuk mencapai penyerapan haba yang cekap. Kajian terkini menunjukkan bahawa gel ionik atau elektrolit cecair tertentu boleh menghasilkan perbezaan suhu yang jauh lebih besar daripada TEC tradisional, modul peltier, modul TEC, penyejuk termoelektrik, pada voltan rendah, membuka laluan baharu sepenuhnya untuk pembangunan teknologi penyejukan generasi akan datang yang fleksibel, senyap dan sangat cekap.
2. Percubaan untuk mengecilkan penyejukan menggunakan kad elektrik dan kad tekanan: •
Walaupun bukan satu bentuk kesan termoelektrik, sebagai teknologi pesaing untuk penyejukan keadaan pepejal, bahan-bahan tersebut (seperti polimer dan seramik) boleh menunjukkan variasi suhu yang ketara di bawah medan elektrik atau tekanan. Penyelidikan terkini sedang cuba untuk mengecilkan dan menyusun bahan elektrokalori/tekanansurkalori, dan menjalankan perbandingan dan persaingan berasaskan prinsip dengan TEC, modul peltier, modul penyejukan termoelektrik, peranti Peltier untuk meneroka penyelesaian penyejukan mikro berkuasa ultra rendah.
III. Sempadan Integrasi Sistem dan Inovasi Aplikasi
1. Integrasi pada cip untuk pelesapan haba "peringkat cip":
Kajian terkini memberi tumpuan kepada penyepaduan mikro TECModul mikro termoelektrik， (modul penyejukan termoelektrik), elemen peltier dan cip berasaskan silikon secara monolitik (dalam cip tunggal). Menggunakan teknologi MEMS (Sistem Mikro-Elektro-Mekanikal), susunan lajur termoelektrik berskala mikro dibuat secara langsung di bahagian belakang cip untuk menyediakan penyejukan aktif masa nyata "titik-ke-titik" untuk titik panas tempatan CPU/GPU, yang dijangka dapat mengatasi kesesakan terma di bawah seni bina Von Neumann. Ini dianggap sebagai salah satu penyelesaian muktamad kepada masalah "dinding haba" cip kuasa pengkomputeran masa hadapan.
2. Pengurusan terma berkuasa sendiri untuk elektronik yang boleh pakai dan fleksibel:
Menggabungkan fungsi ganda penjanaan kuasa termoelektrik dan penyejukan. Pencapaian terkini termasuk pembangunan gentian termoelektrik fleksibel yang boleh diregangkan dan berkekuatan tinggi. Ini bukan sahaja boleh menjana elektrik untuk peranti boleh pakai dengan menggunakan perbezaan suhu.，tetapi juga mencapai penyejukan setempat (seperti penyejukan pakaian seragam kerja khas) melalui arus songsang，mencapai pengurusan tenaga dan haba bersepadu.
3. Kawalan suhu yang tepat dalam teknologi kuantum dan biosensing:
Dalam bidang canggih seperti bit kuantum dan sensor sensitiviti tinggi, kawalan suhu ultra tepat pada tahap mK (milikelvin) adalah penting. Penyelidikan terkini memberi tumpuan kepada sistem modul peltier berbilang peringkat (modul penyejukan termoelektrik) TEC berbilang peringkat dengan ketepatan yang sangat tinggi (±0.001°C) dan meneroka penggunaan modul TEC, peranti peltier, penyejuk peltier, untuk pembatalan hingar aktif, bertujuan untuk mewujudkan persekitaran terma ultra stabil untuk platform pengkomputeran kuantum dan peranti pengesanan molekul tunggal.
IV. Inovasi dalam Teknologi Simulasi dan Pengoptimuman
Reka Bentuk Berasaskan Kecerdasan Buatan: Menggunakan AI (seperti rangkaian adversarial generatif, pembelajaran tetulang) untuk reka bentuk terbalik "struktur bahan-prestasi", meramalkan komposisi bahan bersegmen berbilang lapisan yang optimum dan geometri peranti untuk mencapai pekali penyejukan maksimum dalam julat suhu yang luas, memendekkan kitaran penyelidikan dan pembangunan dengan ketara.
Ringkasan:
Pencapaian penyelidikan terkini elemen peltier, modul penyejukan termoelektrik (modul TEC) sedang beralih daripada "penambahbaikan" kepada "transformasi". Ciri-ciri utama adalah seperti berikut: •
Tahap bahan: Daripada pendopan pukal kepada antara muka peringkat atom dan kawalan kejuruteraan entropi. •
Pada peringkat asas: Daripada bergantung pada elektron kepada penerokaan pembawa cas baharu seperti ion dan polaron.
Tahap integrasi: Daripada komponen diskret kepada integrasi mendalam dengan cip, fabrik dan peranti biologi.
Tahap sasaran: Beralih daripada penyejukan peringkat makro kepada menangani cabaran pengurusan terma teknologi canggih seperti pengkomputeran kuantum dan optoelektronik bersepadu.
Kemajuan ini menunjukkan bahawa teknologi penyejukan termoelektrik masa hadapan akan menjadi lebih cekap, kecil, pintar dan bersepadu secara mendalam ke dalam teras teknologi maklumat, bioteknologi dan sistem tenaga generasi akan datang.
Masa siaran: 04-Mac-2026
