Arah pembangunan baharu industri penyejukan termoelektrik
Penyejuk termoelektrik, juga dikenali sebagai modul penyejukan termoelektrik, mempunyai kelebihan yang tidak dapat digantikan dalam bidang tertentu kerana ciri-cirinya seperti tiada bahagian yang bergerak, kawalan suhu yang tepat, saiz yang kecil dan kebolehpercayaan yang tinggi. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, tiada penemuan yang mengganggu dalam bahan asas dalam bidang ini, tetapi kemajuan yang ketara telah dicapai dalam pengoptimuman bahan, reka bentuk sistem dan pengembangan aplikasi.
Berikut adalah beberapa hala tuju pembangunan baharu yang utama:
I. Kemajuan dalam Bahan dan Peranti Teras
Pengoptimuman berterusan prestasi bahan termoelektrik
Pengoptimuman bahan tradisional (berasaskan Bi₂Te₃): Sebatian telurium bismut kekal sebagai bahan berprestasi terbaik berhampiran suhu bilik. Fokus penyelidikan semasa terletak pada peningkatan selanjutnya nilai merit termoelektriknya melalui proses seperti nanosizing, doping dan penteksturan. Contohnya, dengan mengeluarkan nanowayar dan struktur superkisi untuk meningkatkan penyebaran fonon dan mengurangkan kekonduksian terma, kecekapan dapat ditingkatkan tanpa menjejaskan kekonduksian elektrik dengan ketara.
Penerokaan bahan baharu: Walaupun belum tersedia secara komersial dalam skala besar, para penyelidik telah meneroka bahan baharu seperti SnSe, Mg₃Sb₂ dan CsBi₄Te₆, yang mungkin mempunyai potensi yang lebih tinggi daripada Bi₂Te₃ dalam zon suhu tertentu, menawarkan kemungkinan lonjakan prestasi pada masa hadapan.
Inovasi dalam struktur peranti dan proses integrasi
Pengecilan dan penyusunan: Untuk memenuhi keperluan pelesapan haba peranti mikro seperti elektronik pengguna (seperti klip belakang pelesapan haba telefon bimbit) dan peranti komunikasi optik, proses pembuatan mikro-TEC (modul penyejukan termoelektrik mikro, modul termoelektrik mini) menjadi semakin canggih. Modul peltier, penyejuk peltier, peranti peltier, peranti termoelektrik dengan saiz hanya 1 × 1 mm atau lebih kecil boleh dikeluarkan, dan ia boleh disepadukan secara fleksibel ke dalam susunan untuk mencapai penyejukan setempat yang tepat.
Modul TEC Fleksibel (modul peltier): Ini merupakan topik hangat yang sedang muncul. Dengan menggunakan teknologi seperti elektronik bercetak dan bahan fleksibel, modul TEC bukan satah, peranti peltier yang boleh dibengkokkan dan dilekatkan dihasilkan. Ini mempunyai prospek yang luas dalam bidang seperti peranti elektronik boleh pakai dan bioperubatan tempatan (seperti kompres sejuk mudah alih).
Pengoptimuman struktur berbilang peringkat: Bagi senario yang memerlukan perbezaan suhu yang lebih besar, modul TEC berbilang peringkat, modul penyejukan termoelektrik berbilang peringkat kekal sebagai penyelesaian utama. Kemajuan semasa tercermin dalam reka bentuk struktur dan proses pengikatan, yang bertujuan untuk mengurangkan rintangan haba antara peringkat, meningkatkan kebolehpercayaan keseluruhan dan perbezaan suhu maksimum.
II. Perluasan Aplikasi dan Penyelesaian Peringkat Sistem
Ini merupakan bidang paling dinamik pada masa ini di mana perkembangan baharu boleh diperhatikan secara langsung.
Evolusi bersama teknologi pelesapan haba hujung panas
Faktor utama yang menyekat prestasi modul TEC, modul termoelektrik, modul peltier selalunya adalah kapasiti pelesapan haba di hujung panas. Peningkatan prestasi TEC saling mengukuhkan dengan pembangunan teknologi sink haba berkecekapan tinggi.
Digabungkan dengan ruang wap/paip haba VC: Dalam bidang elektronik pengguna, modul TEC, peranti peltier sering digabungkan dengan ruang wap ruang vakum. Modul TEC, penyejuk peltier bertanggungjawab untuk mewujudkan zon suhu rendah secara aktif, manakala VC meresap haba dengan cekap dari hujung panas modul TEC, elemen peltier ke sirip pelesapan haba yang lebih besar, membentuk penyelesaian sistem "penyejukan aktif + pengaliran dan penyingkiran haba yang cekap". Ini merupakan trend baharu dalam modul pelesapan haba untuk telefon permainan dan kad grafik mewah.
Digabungkan dengan sistem penyejukan cecair: Dalam bidang seperti pusat data dan laser berkuasa tinggi, modul TEC digabungkan dengan sistem penyejukan cecair. Dengan memanfaatkan kapasiti haba tentu cecair yang sangat tinggi, haba di hujung panas modul termoelektrik TEC disingkirkan, mencapai kapasiti penyejukan yang sangat cekap.
Kawalan pintar dan pengurusan kecekapan tenaga
Sistem penyejukan termoelektrik moden semakin mengintegrasikan sensor suhu berketepatan tinggi dan pengawal PID/PWM. Dengan melaraskan arus/voltan input modul termoelektrik, modul TEC, modul peltier dalam masa nyata melalui algoritma, kestabilan suhu ±0.1℃ atau lebih tinggi lagi dapat dicapai, sambil mengelakkan cas berlebihan dan ayunan serta menjimatkan tenaga.
Mod operasi denyut: Bagi sesetengah aplikasi, penggunaan bekalan kuasa denyut dan bukannya bekalan kuasa berterusan boleh memenuhi keperluan penyejukan serta-merta sambil mengurangkan penggunaan tenaga keseluruhan dengan ketara dan mengimbangi beban haba.
Iii. Bidang Aplikasi Baru Muncul dan Berkembang Tinggi
Pelesapan haba untuk elektronik pengguna
Telefon permainan dan aksesori e-sukan: Ini merupakan salah satu titik pertumbuhan terbesar dalam pasaran modul penyejukan termoelektrik, modul TEC, dan modul pletier dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Klip belakang penyejukan aktif dilengkapi dengan modul termoelektrik (modul TEC) terbina dalam, yang boleh menyekat suhu SoC telefon secara langsung di bawah suhu ambien, memastikan output berprestasi tinggi yang berterusan semasa permainan.
Komputer riba dan desktop: Sesetengah komputer riba dan kad grafik mewah (seperti kad rujukan siri NVIDIA RTX 30/40) telah mula cuba mengintegrasikan modul TEC, modul termoelektrik untuk membantu menyejukkan cip teras.
Pusat komunikasi dan data optik
Modul optik 5G/6G: Laser (DFB/EML) dalam modul optik berkelajuan tinggi sangat sensitif terhadap suhu dan memerlukan TEC untuk suhu malar yang tepat (biasanya dalam lingkungan ±0.5℃) bagi memastikan kestabilan panjang gelombang dan kualiti penghantaran. Apabila kadar data berkembang ke arah 800G dan 1.6T, permintaan dan keperluan untuk modul TEC, modul termoelektrik, penyejuk peltier, dan elemen peltier semakin meningkat.
Penyejukan setempat di pusat data: Memberi tumpuan kepada titik panas seperti CPU dan GPU, menggunakan modul TEC untuk penyejukan dipertingkat yang disasarkan merupakan salah satu hala tuju penyelidikan untuk meningkatkan kecekapan tenaga dan kepadatan pengkomputeran di pusat data.
Elektronik automotif
Lidar yang dipasang pada kenderaan: Pemancar laser teras lidar memerlukan suhu operasi yang stabil. TEC ialah komponen utama yang memastikan operasi normalnya dalam persekitaran yang keras yang dipasang pada kenderaan (-40℃ hingga +105℃).
Kokpit pintar dan sistem infotainmen mewah: Dengan kuasa pengkomputeran cip dalam kenderaan yang semakin meningkat, permintaan pelesapan habanya secara beransur-ansur sejajar dengan elektronik pengguna. Modul TEC, penyejuk TE dijangka akan digunakan dalam model kenderaan mewah pada masa hadapan.
Sains perubatan dan hayat
Peranti perubatan mudah alih seperti instrumen PCR dan penjujuk DNA memerlukan kitaran suhu yang pantas dan tepat, dan modul TEC, peltier merupakan komponen kawalan suhu teras. Trend pengecilan dan kebolehgunaan peralatan telah memacu pembangunan penyejuk peltier TEC yang mikro dan cekap.
Peranti kecantikan: Sesetengah peranti kecantikan mewah menggunakan kesan Peltier TEC, peranti peltier untuk mencapai fungsi kompres sejuk dan panas yang tepat.
Aeroangkasa dan persekitaran khas
Penyejukan pengesan inframerah: Dalam bidang ketenteraan, aeroangkasa dan penyelidikan saintifik, pengesan inframerah perlu disejukkan kepada suhu yang sangat rendah (seperti di bawah -80℃) untuk mengurangkan bunyi bising. Modul TEC berbilang peringkat, modul peltier berbilang peringkat, modul termoelektrik berbilang peringkat ialah penyelesaian mini dan sangat andal untuk mencapai matlamat ini.
Kawalan suhu muatan satelit: Menyediakan persekitaran terma yang stabil untuk instrumen ketepatan pada satelit.
Iv. Cabaran yang Dihadapi dan Prospek Masa Depan
Cabaran teras: Kecekapan tenaga yang agak rendah kekal sebagai kelemahan terbesar modul TEC (modul termoelektrik) berbanding penyejukan pemampat tradisional. Kecekapan penyejukan termoelektriknya jauh lebih rendah daripada kitaran Carnot.
Tinjauan masa hadapan
Penemuan bahan adalah matlamat utama: jika bahan baharu dengan nilai keunggulan termoelektrik 3.0 atau lebih tinggi berhampiran suhu bilik dapat ditemui atau disintesis (pada masa ini, Bi₂Te₃ komersial adalah lebih kurang 1.0), ia akan mencetuskan revolusi dalam seluruh industri.
Integrasi dan kecerdasan sistem: Persaingan masa hadapan akan beralih daripada "prestasi TEC individu" kepada keupayaan penyelesaian sistem keseluruhan "TEC+ pelesapan haba + kawalan". Menggabungkan dengan AI untuk kawalan suhu ramalan juga merupakan satu hala tuju.
Pengurangan kos dan penembusan pasaran: Dengan kematangan proses pembuatan dan pengeluaran berskala besar, kos TEC dijangka terus menurun, sekali gus menembusi pasaran yang lebih sederhana dan juga besar-besaran.
Secara ringkasnya, industri penyejuk termoelektrik global kini berada dalam peringkat pembangunan inovasi berasaskan aplikasi dan kolaboratif. Walaupun tiada perubahan revolusioner dalam bahan asas, melalui kemajuan teknologi kejuruteraan dan integrasi mendalam dengan teknologi huluan dan hiliran, penyejuk peltier modul TEC Peltier menemui kedudukannya yang tidak tergantikan dalam semakin banyak bidang baru muncul dan bernilai tinggi, menunjukkan daya hidup yang kukuh.
Masa siaran: 30 Okt-2025
