1. Negli ultimi anni, con il continuo sviluppo della tecnologia di comunicazione mobile, della tecnologia di microprocesso dei materiali e della tecnologia dell'informazione, la continua miniaturizzazione e multifunzionalizzazione di apparecchi mobili come i computer portatili può essere applicata anche ai dispositivi termoelettrici negli alimentatori, nei sistemi di raffreddamento e nei sistemi di propulsione decentralizzati.
2. Continuare a svilupparsi verso la miniaturizzazione. Il dispositivo termoelettrico sviluppato dall'effetto di refrigerazione elettrica presenta numerosi vantaggi che il frigorifero a compressione non ha eguali, come le dimensioni ridotte, la leggerezza, l'assenza di organi di trasmissione meccanica, la velocità di risposta, la lunga durata, l'assenza di rumore, l'assenza di liquidi o gas, l'assenza di problemi di inquinamento ambientale, la regolazione della potenza di lavoro del dispositivo di refrigerazione che può regolare il tasso di raffreddamento o addirittura passare allo stato di lavoro di riscaldamento, in modo da ottenere un controllo preciso della temperatura.
3. I microelementi realizzati con materiali termoelettrici sono ampiamente utilizzati nella preparazione di microalimentazioni, microzone di raffreddamento, diodi laser per comunicazioni ottiche e sistemi di regolazione della temperatura di sensori a infrarossi.
4. Classificati in base alla temperatura di lavoro, i generatori termoelettrici possono essere suddivisi in tre categorie: generatori termoelettrici ad alta temperatura, generatori termoelettrici a media temperatura e generatori termoelettrici a bassa temperatura. Il materiale tipico utilizzato nei generatori termoelettrici ad alta temperatura è la lega SiGe, la temperatura di lavoro della sua superficie calda è di circa 1000℃; il materiale tipico utilizzato nei generatori termoelettrici a media temperatura è PbTe, e la sua temperatura di lavoro della superficie calda è di circa 500℃; i materiali tipici utilizzati nei generatori termoelettrici a bassa temperatura sono BiTe, la temperatura di lavoro della sua superficie calda è di circa 200~300℃.
5. In base alla composizione del materiale, può essere suddiviso in materiali termoelettrici a ossido, materiali compositi polimerici conduttivi riempiti, nano materiali termoelettrici, materiali termoelettrici a superlattice, materiali termoelettrici quasicristallini, materiali termoelettrici composti a gabbia, materiali termoelettrici a bassa dimensione e materiali termoelettrici a gradiente di funzioni e così via.
6. Gli ossidi metallici hanno generalmente un'elevata stabilità termica e chimica, possono essere utilizzati ad alta temperatura e in atmosfera di ossigeno; la maggior parte degli ossidi non è tossica, non è inquinante, è rispettosa dell'ambiente, ha una lunga durata, è di semplice preparazione, è a basso costo, ecc.
7. Vantaggi: il potenziale di applicazione nell'industria delle alte temperature è grande e si tratta di un materiale termoelettrico ecologico. Lo svantaggio è che la conduttività è troppo bassa, il che limita l'applicazione pratica del materiale.
8. L'obiettivo della ricerca futura sarà quello di migliorare la conduttività del materiale o di trovare un materiale ad alta conduttività. I materiali termoelettrici a ossido possono essere utilizzati anche in campi come i sensori di idrogeno ad alte prestazioni, la generazione di energia solare, i ricevitori ad alte prestazioni e i dispositivi di comunicazione miniaturizzati a corto raggio.
9. I materiali compositi a base di polimeri conduttivi presentano i vantaggi del basso prezzo, della leggerezza e della buona flessibilità. Riempiendo un polimero conduttivo a bassa conducibilità puntiforme con una skutterudite ad alta conducibilità, si può ottenere un materiale composito con una struttura a bande complessa.
Poiché la struttura a bande complessa è una condizione necessaria per i materiali semiconduttori termoelettrici ad alte prestazioni, dopo l'ottimizzazione, l'esistenza di un gran numero di interfacce organico-inorganiche aumenta la possibilità di riflessione dei fononi e la conduttività termica si riduce ulteriormente. È possibile preparare materiali semiconduttori termoelettrici ad alte prestazioni. Di materiali termoelettrici.
11. I materiali nano-termoelettrici sono un sistema emergente di materiali termoelettrici. Con il rapido sviluppo delle nanoscienze e delle nanotecnologie, anche la ricerca sui materiali nano-termoelettrici ha attirato l'attenzione di molti ricercatori. Quando il materiale termoelettrico convenzionale di massa viene nanorivestito, grazie all'effetto interfaccia e all'effetto quantico del nanomateriale, la conduttività termica del materiale può essere ridotta senza ridurre significativamente la conduttività puntiforme, ottenendo così una maggiore cifra di merito termoelettrica. Allo stesso tempo, i nanomateriali possono anche regolare il drogaggio in modo più conveniente, il che favorisce ulteriori esplorazioni.
12. Il materiale superlattico è un composto semiconduttore con un'eterostruttura multistrato, che si forma facendo crescere alternativamente due tipi di film di cristallo singolo semiconduttore estremamente sottili. Poiché ogni film contiene generalmente da poche a decine di strati atomici, presenta evidenti effetti quantistici, che si traducono in molte nuove proprietà fisiche.
13. Un'altra importante caratteristica dei materiali a superlattice è la periodicità di molte interfacce e strutture, che contribuisce ad aumentare la diffusione dei foni e, allo stesso tempo, l'aumento della diffusione degli elettroni sulla superficie è minore, per cui è possibile ottenere una minore conducibilità termica e una maggiore conducibilità elettrica. s materiale.
14. I materiali quasicristallini sono materiali simili ai cristalli che non hanno simmetria traslazionale e di solito hanno assi di simmetria che i cristalli non hanno, come gli assi di rotazione a cinque, dieci e dodici pieghe. I quasicristalli e i superconduttori sono stati elencati come due importanti progressi nella fisica della materia condensata negli anni Ottanta. Dalla loro scoperta, la ricerca sulla loro struttura e sulle loro proprietà fisiche ha fatto notevoli progressi. La particolarità della struttura materiale del materiale quasicristallino determina la particolarità della sua struttura elettronica.
15. Il materiale quasicristallino ha un'insolita ampia adattabilità alla temperatura. È diverso dal tradizionale meccanismo di conduzione dei semiconduttori. Il potenziale termoelettrico e la conducibilità elettrica aumentano con l'aumentare della temperatura, mentre la conducibilità termica aumenta leggermente con l'aumentare della temperatura. Alcuni materiali quasicristallini hanno anche una struttura porosa, che contribuisce a ridurre la conduttività termica del materiale. Rispetto alle leghe ordinarie, la conduttività termica dei materiali quasicristallini è inferiore di oltre due ordini di grandezza rispetto a quella delle leghe ordinarie e la qualità dei campioni quasicristallini è migliore.
16. Più la struttura è perfetta, minore è la conducibilità termica, il che rende i quasicristalli molto vantaggiosi come materiali termoelettrici. Inoltre, i quasicristalli presentano molte altre eccellenti proprietà fisiche, come la resistenza alla corrosione, all'ossidazione, l'elevata durezza e la stabilità termica. In breve, come sistema materiale emergente, i materiali quasicristallini presentano molte proprietà eccellenti e hanno buone prospettive di applicazione nella generazione di energia termoelettrica e nella refrigerazione elettrica.
17. La refrigerazione elettrica viene utilizzata da oltre 20 anni negli strumenti biologici e medici. Grazie ai vantaggi dell'assenza di rumore e vibrazioni, delle dimensioni ridotte e della praticità d'uso, sono stati sviluppati con successo una serie di nuovi prodotti, come lo strumento PCR, la pompa d'aria del ventilatore, il crio-bisturi, il tavolo freddo per il sezionamento dei tessuti, ecc. Un'altra importante applicazione della refrigerazione elettrica è quella di fornire un ambiente a bassa temperatura per l'utilizzo di materiali superconduttori. Poiché l'applicazione dei dispositivi per materiali superconduttori ad alta temperatura dipende dalla tecnologia di refrigerazione, l'attuale refrigerazione utilizza refrigeranti (come l'elio liquido e l'azoto liquido) che devono essere integrati frequentemente, il che è molto scomodo e richiede l'uso di complicate strutture di refrigerazione.
18. Pertanto, se si riuscirà a ottenere materiali termoelettrici con buone prestazioni nella regione delle basse temperature (al di sotto della temperatura dell'elio liquido), si promuoverà il rapido sviluppo della tecnologia superconduttiva. In generale, ci sono ancora molti problemi nell'applicazione della generazione di energia termoelettrica e della tecnologia di refrigerazione elettrica che non sono stati superati. L'applicazione dei dispositivi termoelettrici presenta gli svantaggi di una bassa efficienza e di un costo elevato. Pertanto, la refrigerazione elettrica e la generazione di energia sono utilizzate principalmente in applicazioni che non si basano sull'efficienza di conversione dell'energia. La considerazione principale in questa occasione. Con lo sviluppo di materiali termoelettrici ad alte prestazioni e lo sviluppo della tecnologia termoelettrica, si ritiene che l'applicazione dei dispositivi termoelettrici diventerà sempre più estesa.
Questo articolo è stato scritto dal Dipartimento di Ricerca e Sviluppo di Longchang Chemical. Se si desidera copiare e ristampare, si prega di indicare la fonte.
