1. In den letzten Jahren, mit der kontinuierlichen Entwicklung der mobilen Kommunikationstechnologie, der materiellen Mikroverarbeitungstechnologie und der Informationstechnologie, kann die kontinuierliche Miniaturisierung und Multifunktionalisierung von mobilen Geräten wie Notebooks auch auf thermoelektrische Geräte in Stromversorgungen, Kühlsystemen und dezentralen Antriebssystemen angewendet werden.
2. Weitere Entwicklung in Richtung Miniaturisierung. Das thermoelektrische Gerät, das durch den elektrischen Kühleffekt entwickelt wurde, hat viele Vorteile, die der Kompressionskühlschrank nicht hat, wie z.B. geringe Größe, geringes Gewicht, keine mechanischen Übertragungsteile, schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, lange Lebensdauer, kein Lärm, kein flüssiges oder gasförmiges Medium, ohne Probleme mit der Umweltverschmutzung, die Einstellung der Arbeitsleistung des Kühlgeräts kann die Kühlrate anpassen oder sogar in den Heizungsarbeitszustand wechseln, um eine präzise Temperaturkontrolle zu erreichen.
3. Mikroelemente aus thermoelektrischen Materialien sind weit verbreitet in der Vorbereitung der Mikro-Stromversorgung, Mikro-Zonen-Kühlung, optische Kommunikation Laserdiode und Infrarot-Sensor Temperaturregelung System verwendet.
4. Thermoelektrische Generatoren können nach Arbeitstemperatur in drei Kategorien eingeteilt werden: thermoelektrische Generatoren mit hoher Temperatur, thermoelektrische Generatoren mit mittlerer Temperatur und thermoelektrische Generatoren mit niedriger Temperatur. Das typische Material, das in thermoelektrischen Hochtemperatur-Generatoren verwendet wird, ist SiGe-Legierung, die Arbeitstemperatur der heißen Oberfläche ist etwa 1000℃; das typische Material, das in thermoelektrischen Mitteltemperatur-Generatoren verwendet wird, ist PbTe, und seine heiße Oberfläche Arbeitstemperatur ist etwa 500℃; die typischen Materialien, die in thermoelektrischen Niedertemperatur-Generatoren verwendet werden, sind BiTe, die Arbeitstemperatur der heißen Oberfläche ist etwa 200~300℃.
5. Je nach Zusammensetzung des Materials kann es in thermoelektrische Oxidmaterialien, gefüllte leitfähige Polymerverbundmaterialien, thermoelektrische Nanomaterialien, thermoelektrische Übergittermaterialien, quasikristalline thermoelektrische Materialien, thermoelektrische Käfigverbindungen, niedrigdimensionale thermoelektrische Materialien und thermoelektrische Funktionsgradientenmaterialien usw. unterteilt werden.
6. Metalloxide haben im Allgemeinen eine hohe thermische und chemische Stabilität, können bei hohen Temperaturen und in Sauerstoffatmosphäre verwendet werden, und die meisten Oxide sind ungiftig, umweltfreundlich, langlebig, einfach herzustellen, kostengünstig usw.
7. Vorteile: Das Anwendungspotenzial in der Hochtemperaturindustrie ist groß, und es handelt sich um ein umweltfreundliches thermoelektrisches Material. Der Nachteil ist, dass die Leitfähigkeit zu gering ist, was die praktische Anwendung des Materials einschränkt.
8. Das künftige Forschungsziel wird darin bestehen, die Leitfähigkeit des Materials zu verbessern oder ein Material mit hoher Leitfähigkeit zu finden. Thermoelektrische Oxidmaterialien können auch in Bereichen wie Hochleistungs-Wasserstoffsensoren, Solarstromerzeugung, Hochleistungsempfängern und Miniatur-Kommunikationsgeräten mit kurzer Reichweite eingesetzt werden.
9. Leitfähige Polymerverbundwerkstoffe haben die Vorteile eines niedrigen Preises, geringen Gewichts und guter Flexibilität. Durch die Füllung eines leitfähigen Polymers mit niedriger Punktleitfähigkeit mit einem hochleitfähigen Skutterudit kann ein Verbundwerkstoff mit einer komplexen Bandstruktur erhalten werden.
10. Da die komplexe Bandstruktur eine notwendige Bedingung für leistungsstarke thermoelektrische Halbleitermaterialien ist, erhöht sich nach der Optimierung durch eine große Anzahl organisch-anorganischer Grenzflächen die Wahrscheinlichkeit der Phononenreflexion und die Wärmeleitfähigkeit wird weiter verringert. Es ist möglich, leistungsstarke thermoelektrische Halbleitermaterialien herzustellen. Von thermoelektrischen Materialien.
11. Nano-thermoelektrische Materialien sind ein aufstrebendes System von thermoelektrischen Materialien. Mit der rasanten Entwicklung der Nanowissenschaften und der Nanotechnologie hat auch die Erforschung von nano-thermoelektrischen Materialien die Aufmerksamkeit vieler Forscher auf sich gezogen. Wenn das herkömmliche thermoelektrische Material in Nanogröße vorliegt, kann die Wärmeleitfähigkeit des Materials aufgrund des Grenzflächeneffekts und des Quanteneffekts des Nanomaterials reduziert werden, ohne die Punktleitfähigkeit wesentlich zu verringern, wodurch eine größere thermoelektrische Leistung erzielt wird. Gleichzeitig kann bei Nanomaterialien die Dotierung einfacher eingestellt werden, was für weitere Forschungen förderlich ist.
12. Übergittermaterial ist eine Halbleiterverbindung mit einer mehrschichtigen Heterostruktur, die durch abwechselndes Aufwachsen von zwei Arten extrem dünner Halbleiter-Einkristallschichten entsteht. Da jeder Film in der Regel einige bis Dutzende von Atomschichten enthält, hat er offensichtliche Quanteneffekte, die zu vielen neuen physikalischen Eigenschaften führen.
13. Ein weiteres wichtiges Merkmal von Übergitterwerkstoffen ist die Periodizität in vielen Grenzflächen und Strukturen, die zu einer verstärkten Phononenstreuung beiträgt, und gleichzeitig ist die Zunahme der Elektronenstreuung an der Oberfläche geringer, so dass eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine höhere elektrische Leitfähigkeit erzielt werden kann.
14. Quasikristalline Materialien sind kristallähnliche Materialien, die keine Translationssymmetrie haben und in der Regel Symmetrieachsen aufweisen, die Kristalle nicht haben, wie z. B. fünffache, zehnfache und zwölffache Rotationsachsen. Quasikristalle und Supraleiter wurden in den 1980er Jahren als zwei wichtige Fortschritte in der Physik der kondensierten Materie genannt. Seit ihrer Entdeckung hat die Erforschung ihrer Struktur und physikalischen Eigenschaften erhebliche Fortschritte gemacht. Die Besonderheit der materiellen Struktur eines quasikristallinen Materials ist die Ursache für die Besonderheit seiner elektronischen Struktur.
15. Das quasikristalline Material hat eine ungewöhnlich breite Temperaturanpassungsfähigkeit. Es unterscheidet sich vom traditionellen Halbleiter-Leitungsmechanismus. Sein thermoelektrisches Potenzial und seine elektrische Leitfähigkeit nehmen mit steigender Temperatur zu, während die Wärmeleitfähigkeit mit steigender Temperatur leicht zunimmt. Einige quasikristalline Werkstoffe weisen auch eine poröse Struktur auf, die ebenfalls dazu beiträgt, die Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs zu verringern. Im Vergleich zu gewöhnlichen Legierungen ist die Wärmeleitfähigkeit von quasikristallinen Werkstoffen um mehr als zwei Größenordnungen niedriger als die von gewöhnlichen Legierungen, und die Qualität der quasikristallinen Proben ist besser.
16. Je perfekter die Struktur ist, desto geringer ist ihre Wärmeleitfähigkeit, was Quasikristalle als thermoelektrische Materialien sehr vorteilhaft macht. Darüber hinaus haben Quasikristalle auch viele andere hervorragende physikalische Eigenschaften, wie Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit, hohe Härte und thermische Stabilität. Kurz gesagt, als ein aufstrebendes Materialsystem weisen quasikristalline Materialien viele hervorragende Eigenschaften auf und haben gute Anwendungsmöglichkeiten in der thermoelektrischen Stromerzeugung und der elektrischen Kühlung.
17. Die elektrische Kühlung wird seit mehr als 20 Jahren in biologischen und medizinischen Instrumenten eingesetzt. Aufgrund ihrer Vorteile wie Geräuschlosigkeit, Vibrationsfreiheit, geringe Größe und bequeme Handhabung wurde eine Reihe neuer Produkte erfolgreich entwickelt, z. B. PCR-Instrumente, Ventilator-Luftpumpen, Kryoskalpelle, Kältetische für Gewebeschnitte usw. Eine weitere wichtige Anwendung der elektrischen Kühlung ist die Bereitstellung einer Niedrigtemperaturumgebung für die Verwendung supraleitender Materialien. Da die Anwendung von Hochtemperatur-Supraleitern von der Kältetechnik abhängt, verwendet die derzeitige Kältetechnik Kältemittel (z. B. flüssiges Helium, flüssiger Stickstoff), die häufig nachgefüllt werden müssen, was sehr unpraktisch ist, und es müssen komplizierte Kühlanlagen verwendet werden.
18. Wenn also thermoelektrische Materialien mit guter Leistung im Niedertemperaturbereich (unterhalb der Temperatur von flüssigem Helium) gewonnen werden können, wird dies die rasche Entwicklung der Supraleitertechnologie fördern. Im Allgemeinen gibt es bei der Anwendung der thermoelektrischen Stromerzeugung und der elektrischen Kältetechnik noch viele Probleme, die nicht gelöst sind. Die Anwendung thermoelektrischer Geräte hat den Nachteil einer geringen Effizienz und hoher Kosten. Daher werden elektrische Kälteerzeugung und Stromerzeugung hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Effizienz der Energieumwandlung nicht als Grundlage dient. Die wichtigste Überlegung bei dieser Gelegenheit. Mit der Entwicklung hochleistungsfähiger thermoelektrischer Materialien und der Entwicklung der thermoelektrischen Technologie wird davon ausgegangen, dass die Anwendung thermoelektrischer Geräte weiter zunehmen wird.
Dieser Artikel wurde von der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Longchang Chemical verfasst. Wenn Sie ihn kopieren und nachdrucken möchten, geben Sie bitte die Quelle an.
