Die nuwe ontwikkelingsrigting van die termo-elektriese verkoelingsbedryf

Die nuwe ontwikkelingsrigting van die termo-elektriese verkoelingsbedryf

Termo-elektriese verkoelers, ook bekend as termo-elektriese verkoelingsmodules, het onvervangbare voordele in spesifieke velde as gevolg van hul kenmerke soos geen bewegende dele, presiese temperatuurbeheer, klein grootte en hoë betroubaarheid. In onlangse jare was daar geen ontwrigtende deurbraak in basiese materiale in hierdie veld nie, maar beduidende vordering is gemaak in materiaaloptimalisering, stelselontwerp en toepassingsuitbreiding.

Die volgende is 'n paar belangrike nuwe ontwikkelingsrigtings:

I. Vooruitgang in kernmateriale en -toestelle

Deurlopende optimalisering van die werkverrigting van termo-elektriese materiale

Optimalisering van tradisionele materiale (Bi₂Te₃-gebaseer): Bismut-telluriumverbindings bly die beste presterende materiale naby kamertemperatuur. Die huidige navorsingsfokus lê op die verdere verbetering van die termo-elektriese merietewaarde daarvan deur prosesse soos nano-groottebepaling, dotering en teksturering. Deur byvoorbeeld nanodrade en superroosterstrukture te vervaardig om fononverstrooiing te verbeter en termiese geleidingsvermoë te verminder, kan doeltreffendheid verbeter word sonder om die elektriese geleidingsvermoë noemenswaardig te beïnvloed.

Verkenning van nuwe materiale: Alhoewel dit nog nie kommersieel op groot skaal beskikbaar is nie, het navorsers nuwe materiale soos SnSe, Mg₃Sb₂ en CsBi₄Te₆ ondersoek, wat moontlik hoër potensiaal as Bi₂Te₃ in spesifieke temperatuursones het, wat die moontlikheid van toekomstige prestasieverbeterings bied.

Innovasie in toestelstruktuur en integrasieproses

Miniaturisering en arrapping: Om aan die hitte-afvoervereistes van mikrotoestelle soos verbruikerselektronika (soos selfone se hitte-afvoer-agterklemme) en optiese kommunikasietoestelle te voldoen, word die vervaardigingsproses van mikro-TEC (mikro-termo-elektriese verkoelingsmodules, miniatuur-termo-elektriese modules) toenemend gesofistikeerd. Dit is moontlik om peltier-modules, peltier-verkoelers, peltier-toestelle, termo-elektriese toestelle met 'n grootte van slegs 1 × 1 mm of selfs kleiner te vervaardig, en hulle kan buigsaam in skikkings geïntegreer word om presiese plaaslike verkoeling te verkry.

Buigsame TEC-module (peltier-module): Dit is 'n opkomende warm onderwerp. Deur tegnologieë soos gedrukte elektronika en buigsame materiale te gebruik, word nie-planêre TEC-modules, peltier-toestelle wat gebuig en vasgeplak kan word, vervaardig. Dit het breë vooruitsigte in velde soos draagbare elektroniese toestelle en plaaslike biomedisyne (soos draagbare koue kompresse).

Multivlakstruktuuroptimalisering: Vir scenario's wat 'n groter temperatuurverskil vereis, bly multistadium-TEC-modules en multistadium-termoëlektriese verkoelingsmodules die primêre oplossing. Huidige vordering word weerspieël in strukturele ontwerp en bindingsprosesse, met die doel om tussenstadium-termiese weerstand te verminder, algehele betroubaarheid te verbeter en die maksimum temperatuurverskil te bewerkstellig.

Ii. Uitbreiding van stelselvlak-toepassings en -oplossings

Dit is tans die mees dinamiese veld waar nuwe ontwikkelings direk waargeneem kan word.

Die ko-evolusie van warm-end hitte-afvoertegnologie

Die sleutelfaktor wat die werkverrigting van die TEC-module, termoëlektriese module en Peltier-module beperk, is dikwels die hitte-afvoerkapasiteit aan die warm kant. Die verbetering van TEC-werkverrigting versterk wedersyds met die ontwikkeling van hoë-doeltreffendheid-hitteafvoertegnologie.

Gekombineer met VC-dampkamers/hittepype: In die veld van verbruikerselektronika word die TEC-module, Peltier-toestel, dikwels gekombineer met vakuumkamerdampkamers. Die TEC-module, Peltier-koeler, is verantwoordelik vir die aktiewe skep van die laetemperatuursone, terwyl die VC doeltreffend hitte versprei vanaf die warm kant van die TEC-module, Peltier-element, na die groter hitte-afvoervinne, wat 'n stelseloplossing van "aktiewe verkoeling + doeltreffende hittegeleiding en -verwydering" vorm. Dit is 'n nuwe tendens in hitte-afvoermodules vir speletjiefone en hoë-end grafiese kaarte.

Gekombineer met vloeistofverkoelingstelsels: In velde soos datasentrums en hoëkraglasers word die TEC-module gekombineer met vloeistofverkoelingstelsels. Deur voordeel te trek uit die uiters hoë spesifieke hittekapasiteit van vloeistowwe, word die hitte aan die warm kant van die TEC-module se termoëlektriese module verwyder, wat 'n ongekende doeltreffende verkoelingskapasiteit bereik.

Intelligente beheer en energie-doeltreffendheidsbestuur

Moderne termo-elektriese verkoelingstelsels integreer toenemend hoë-presisie temperatuursensors en PID/PWM-beheerders. Deur die insetstroom/-spanning van die termo-elektriese module, TEC-module, Peltier-module intyds deur middel van algoritmes aan te pas, kan 'n temperatuurstabiliteit van ±0.1℃ of selfs hoër bereik word, terwyl oorlading en ossillasie vermy word en energie bespaar word.

Pulswerkingsmodus: Vir sommige toepassings kan die gebruik van pulskragtoevoer in plaas van deurlopende kragtoevoer aan die oombliklike verkoelingsvereistes voldoen, terwyl die algehele energieverbruik aansienlik verminder word en die hittelas gebalanseer word.

III. Opkomende en Hoëgroei-toepassingsvelde

Hitteafvoer vir verbruikerselektronika

Spelfone en e-sportbykomstighede: Dit is een van die grootste groeipunte in die mark vir termo-elektriese verkoelingsmodules, TEC-modules en pletier-modules in onlangse jare. Die aktiewe verkoelingsklip is toegerus met ingeboude termo-elektriese modules (TEC-modules), wat die temperatuur van die foon se SoC direk onder die omgewingstemperatuur kan onderdruk, wat deurlopende hoëprestasie-uitset tydens speletjies verseker.

Skootrekenaars en tafelrekenaars: Sommige hoë-end skootrekenaars en grafiese kaarte (soos NVIDIA RTX 30/40-reeks verwysingskaarte) het begin om TEC-modules, termo-elektriese modules, te integreer om te help met die verkoeling van die kernskyfies.

Optiese kommunikasie en datasentrums

5G/6G optiese modules: Die lasers (DFB/EML) in hoëspoed-optiese modules is uiters sensitief vir temperatuur en benodig TEC vir presiese konstante temperatuur (gewoonlik binne ±0.5℃) om golflengtestabiliteit en transmissiekwaliteit te verseker. Namate datatempo's ontwikkel na 800G en 1.6T, neem die vraag en vereistes vir TEC-modules, termo-elektriese middels, peltier-koelers en peltier-elemente toe.

Plaaslike verkoeling in datasentrums: Deur te fokus op hotspots soos CPU's en GPU's, is die gebruik van die TEC-module vir geteikende verbeterde verkoeling een van die navorsingsrigtings vir die verbetering van energie-doeltreffendheid en rekenaardigtheid in datasentrums.

Motorvoertuigelektronika

Voertuiggemonteerde lidar: Die kernlaseruitstraler van die lidar benodig 'n stabiele bedryfstemperatuur. TEC is 'n sleutelkomponent wat die normale werking daarvan in die strawwe voertuiggemonteerde omgewing (-40℃ tot +105℃) verseker.

Intelligente kajuite en hoë-end inligtingvermaakstelsels: Met die toenemende rekenaarkrag van skyfies in voertuie, word hul hitte-afvoervereistes geleidelik in lyn gebring met dié van verbruikerselektronika. Die TEC-module en TE-koeler sal na verwagting in toekomstige hoë-end voertuigmodelle toegepas word.

Mediese en lewenswetenskappe

Draagbare mediese toestelle soos PCR-instrumente en DNS-volgordebepalingsinstrumente vereis vinnige en presiese temperatuursiklusse, en die TEC, Peltier-module is die kernkomponent vir temperatuurbeheer. Die tendens van miniaturisering en draagbaarheid van toerusting het die ontwikkeling van mikro- en doeltreffende TEC, Peltier-verkoelers gedryf.

Skoonheidstoestelle: Sommige hoë-end skoonheidstoestelle gebruik die Peltier-effek van die TEC, 'n Peltier-toestel om presiese koue en warm kompresfunksies te bereik.

Lugvaart en spesiale omgewings

Infrarooi detektor verkoeling: In militêre, lugvaart- en wetenskaplike navorsingsvelde moet infrarooi detektors tot uiters lae temperature (soos onder -80 ℃) afgekoel word om geraas te verminder. Meerstadium TEC-module, meerstadium Peltier-module, meerstadium termo-elektriese module is 'n geminiaturiseerde en hoogs betroubare oplossing om hierdie doel te bereik.

Satellietvragtemperatuurbeheer: Voorsien 'n stabiele termiese omgewing vir presisie-instrumente op satelliete.

Iv. Uitdagings en toekomstige vooruitsigte

Die kernuitdaging: Relatief lae energie-doeltreffendheid bly die grootste tekortkoming van die TEC-module se Peltier-module (termoëlektriese module) in vergelyking met tradisionele kompressorverkoeling. Die termoëlektriese verkoelingsdoeltreffendheid daarvan is baie laer as dié van die Carnot-siklus.

Toekomstige vooruitsigte

Materiaaldeurbraak is die uiteindelike doelwit: as nuwe materiale met 'n termo-elektriese superioriteitswaarde van 3.0 of hoër naby kamertemperatuur ontdek of gesintetiseer kan word (tans is kommersiële Bi₂Te₃ ongeveer 1.0), sal dit 'n rewolusie in die hele bedryf veroorsaak.

Stelselintegrasie en intelligensie: Toekomstige mededinging sal meer verskuif van "individuele TEC-prestasie" na die vermoë van 'n algehele stelseloplossing van "TEC + hitteverspreiding + beheer". Kombinasie met KI vir voorspellende temperatuurbeheer is ook 'n rigting.

Kostevermindering en markpenetrasie: Met die volwassenheid van vervaardigingsprosesse en grootskaalse produksie, word verwag dat TEC se koste verder sal daal, en sodoende tot meer middelreeks- en selfs massamarkte sal deurdring.

Kortliks, die wêreldwye termo-elektriese verkoelerbedryf is tans in 'n stadium van toepassingsgedrewe en samewerkende innovasie-ontwikkeling. Alhoewel daar geen revolusionêre veranderinge in die basiese materiale was nie, vind die TEC-module Peltier-module, Peltier-verkoeler, sy onvervangbare posisie in 'n toenemende aantal opkomende en hoëwaarde-velde, wat sterk vitaliteit toon.