1. Nos últimos anos, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de comunicação móvel, da tecnologia de microprocessamento de materiais e da tecnologia da informação, a miniaturização contínua e a multifuncionalização de aparelhos móveis, como notebooks, também podem ser aplicadas a dispositivos termoelétricos em fontes de alimentação, sistemas de resfriamento e sistemas de propulsão descentralizados.
2. Continuar a se desenvolver em direção à miniaturização. O dispositivo termoelétrico desenvolvido pelo efeito de refrigeração elétrica tem muitas vantagens que o refrigerador de compressão é incomparável, como tamanho pequeno, peso leve, nenhuma peça de transmissão mecânica, velocidade de resposta rápida, longa vida útil, nenhum ruído, nenhum meio líquido ou gasoso, sem nenhum problema de poluição ambiental, o ajuste da potência de trabalho do dispositivo de refrigeração pode ajustar a taxa de resfriamento ou até mesmo mudar para o estado de trabalho de aquecimento, de modo a obter um controle preciso da temperatura.
3. Os microelementos feitos de materiais termoelétricos são amplamente usados na preparação de microfontes de alimentação, resfriamento de microzonas, diodo laser de comunicação óptica e sistema de ajuste de temperatura de sensor infravermelho.
4. Classificados de acordo com a temperatura de trabalho, os geradores termoelétricos podem ser divididos em três categorias: geradores termoelétricos de alta temperatura, geradores termoelétricos de média temperatura e geradores termoelétricos de baixa temperatura. O material típico usado nos geradores termoelétricos de alta temperatura é a liga SiGe, a temperatura de trabalho de sua superfície quente é de cerca de 1000°C; o material típico usado nos geradores termoelétricos de média temperatura é o PbTe, e a temperatura de trabalho de sua superfície quente é de cerca de 500°C; os materiais típicos usados nos geradores termoelétricos de baixa temperatura são o BiTe, a temperatura de trabalho de sua superfície quente é de cerca de 200~300°C.
5. De acordo com a composição do material, ele pode ser dividido em materiais termoelétricos de óxido, materiais compostos de polímeros condutores preenchidos, materiais nano-termoelétricos, materiais termoelétricos de superlattice, materiais termoelétricos quasicristalinos, materiais termoelétricos compostos de gaiola, materiais termoelétricos de baixa dimensão e materiais termoelétricos de gradiente de funções, entre outros.
6. Os óxidos metálicos geralmente têm alta estabilidade térmica e química, podem ser usados em alta temperatura e em atmosfera de oxigênio, e a maioria dos óxidos não é tóxica, não polui, não agride o meio ambiente, tem longa vida útil, preparação simples, baixo custo, etc.
7. Vantagens: o potencial de aplicação no setor de alta temperatura é grande, além de ser um material termoelétrico ecologicamente correto. A desvantagem é que a condutividade é muito baixa, o que limita a aplicação prática do material.
8. A meta de pesquisa futura será melhorar a condutividade do material ou encontrar um material com alta condutividade. Os materiais termoelétricos de óxido também podem ser usados em campos como sensores de hidrogênio de alto desempenho, geração de energia solar, receptores de alto desempenho e dispositivos de comunicação de curto alcance em miniatura.
9. Os materiais compostos de polímeros condutores têm as vantagens de baixo preço, peso leve e boa flexibilidade. Ao preencher um polímero condutor com uma condutividade de ponto baixo com um skutterudite de alta condutividade, é possível obter um material composto com uma estrutura de banda complexa.
10. Como a estrutura de banda complexa é uma condição necessária para materiais semicondutores termoelétricos de alto desempenho, após a otimização, a existência de um grande número de interfaces orgânico-inorgânicas aumenta a chance de reflexão de fônons e a condutividade térmica será ainda mais reduzida. É possível preparar materiais semicondutores termoelétricos de alto desempenho. De materiais termoelétricos.
11. Os materiais nano-termoelétricos são um sistema emergente de materiais termoelétricos. Com o rápido desenvolvimento da nanociência e da nanotecnologia, a pesquisa de materiais nano-termoelétricos também atraiu a atenção de muitos pesquisadores. Quando o material termoelétrico convencional em massa é nanométrico, devido ao efeito de interface e ao efeito quântico do nanomaterial, a condutividade térmica do material pode ser reduzida sem reduzir significativamente a condutividade pontual, obtendo-se assim uma figura termoelétrica de mérito maior. Ao mesmo tempo, os nanomateriais também podem ajustar a dopagem de forma mais conveniente, o que favorece uma maior exploração.
12. O material de superlattice é um composto semicondutor com uma heteroestrutura multicamada, formada pelo crescimento alternado de dois tipos de filmes de cristal único semicondutor extremamente finos. Como cada filme geralmente contém de algumas a dezenas de camadas atômicas, ele tem efeitos quânticos óbvios, resultando em muitas propriedades físicas novas.
13. Outra característica importante dos materiais de super-rede é a periodicidade em muitas interfaces e estruturas, o que ajuda a aumentar a dispersão de fônons e, ao mesmo tempo, o aumento da dispersão de elétrons na superfície é menor, de modo que é possível obter menor condutividade térmica e maior condutividade elétrica.
14. Materiais quasicristalinos são materiais semelhantes a cristais que não têm simetria translacional e geralmente têm eixos de simetria que os cristais não têm, como eixos de rotação de cinco, dez e doze vezes. Os quasicristais e os supercondutores foram listados como dois importantes avanços na física da matéria condensada na década de 1980. Desde sua descoberta, as pesquisas sobre sua estrutura e propriedades físicas tiveram um progresso significativo. Devido à particularidade da estrutura material do material quasicristalino, a particularidade de sua estrutura eletrônica é causada.
15. O material quasicristalino tem uma ampla e incomum adaptabilidade à temperatura. Ele é diferente do mecanismo tradicional de condução de semicondutores. Seu potencial termoelétrico e sua condutividade elétrica aumentam com o aumento da temperatura, enquanto a condutividade térmica aumenta suavemente com o aumento da temperatura. Alguns materiais quasicristalinos também têm uma estrutura porosa, o que também é benéfico para reduzir a condutividade térmica do material. Em comparação com as ligas comuns, a condutividade térmica dos materiais quasicristalinos é mais de duas ordens de magnitude menor do que a das ligas comuns, e a qualidade das amostras quasicristalinas é melhor.
16. Quanto mais perfeita for a estrutura, menor será a condutividade térmica, o que torna os quasicristais muito vantajosos como materiais termoelétricos. Além disso, os quasicristais também têm muitas outras propriedades físicas excelentes, como resistência à corrosão, resistência à oxidação, alta dureza e estabilidade térmica. Em suma, como um sistema de material emergente, os materiais quasicristalinos exibem muitas propriedades excelentes e têm boas perspectivas de aplicação na geração de energia termoelétrica e na refrigeração elétrica.
17. A refrigeração elétrica tem sido usada em instrumentos biológicos e médicos há mais de 20 anos. Com suas vantagens de ausência de ruído, vibração, tamanho pequeno e uso conveniente, uma série de novos produtos foi desenvolvida com sucesso, como o instrumento de PCR, a bomba de ar do ventilador, o bisturi criogênico, a mesa fria para corte de tecidos, etc. Outra aplicação importante da refrigeração elétrica é proporcionar um ambiente de baixa temperatura para o uso de materiais supercondutores. Como a aplicação de dispositivos de material supercondutor de alta temperatura depende da tecnologia de refrigeração, a refrigeração atual usa refrigerantes (como hélio líquido, nitrogênio líquido), que precisam ser suplementados com frequência, o que é muito inconveniente, e instalações de refrigeração complicadas devem ser usadas.
18. Portanto, se for possível obter materiais termoelétricos com bom desempenho na região de baixa temperatura (abaixo da temperatura do hélio líquido), isso promoverá o rápido desenvolvimento da tecnologia supercondutora. Em geral, ainda há muitos problemas na aplicação da geração de energia termoelétrica e da tecnologia de refrigeração elétrica que não foram superados. A aplicação de dispositivos termoelétricos tem como desvantagens a baixa eficiência e o alto custo. Portanto, a refrigeração elétrica e a geração de energia são usadas principalmente em aplicações que não têm como base a eficiência da conversão de energia. A principal consideração na ocasião. Com o desenvolvimento de materiais termoelétricos de alto desempenho e o desenvolvimento da tecnologia termoelétrica, acredita-se que a aplicação de dispositivos termoelétricos se tornará mais ampla.
Este artigo foi escrito pelo Departamento de P&D da Longchang Chemical. Se você precisar copiar e reimprimir, indique a fonte.
