Разработка электроники следующего поколения, включающей в себя более компактные, но более мощные компоненты, требует инновационных решений для охлаждения. Недавно разработанный термоэлектрический охладитель, детище ученых штата Пенсильвания, значительно улучшает охлаждающую способность и эффективность по сравнению с существующими коммерческими термоэлектрическими блоками. Исследователи считают, что эта разработка может сыграть важную роль в управлении теплом в будущей мощной электронике.
Термоэлектрические охладители работают путем передачи тепла от одной стороны устройства к другой при подаче электричества. В результате этого процесса получается модуль с четко выраженными холодными и горячими сторонами. Помещая холодную сторону на тепловыделяющие электронные компоненты, такие как лазерные диоды или микропроцессоры, можно откачивать избыточное тепло, эффективно контролируя температуру. Однако по мере того, как эти компоненты продолжают становиться все более мощными, термоэлектрическим охладителям также потребуется выделять больше тепла.
Недавно разработанное термоэлектрическое устройство продемонстрировало увеличение удельной мощности охлаждения на 210% по сравнению с ведущим коммерческим устройством, изготовленным из теллурида висмута. Кроме того, он потенциально поддерживает аналогичный коэффициент производительности (COP), отношение полезного охлаждения к требуемой энергии, как сообщается в журнале Nature Communications.
Это новое устройство сконструировано из смеси полугейслеровых сплавов — класса материалов с отличительными свойствами, перспективными для применения в энергетике, например, в термоэлектрических устройствах. Эти материалы обладают значительной прочностью, термической стабильностью и эффективностью. Исследователи применили специальный процесс отжига, который управляет тем, как материалы нагреваются и охлаждаются, что позволяет им изменять и регулировать микроструктуру материала для устранения дефектов. Этот метод ранее не применялся для изготовления полугейслеровых термоэлектрических материалов.
В дополнение к высокому коэффициенту мощности материалы продемонстрировали самую высокую среднюю добротность или эффективность среди всех полугейслеровых материалов в диапазоне температур от 26,85 до 599,85 градусов Цельсия. Это указывает на широкие перспективы по дальнейшей оптимизации полугейслеровских материалов для термоэлектрических устройств работающих в бытовых условиях.
