新的高功率熱電裝置可能為下一代電子產品提供散熱解決方案
簡介
來自賓夕法尼亞州立大學的科學家最近發展出一種新的熱電裝置，可以顯著提高當前商業化熱電裝置的散熱功率和效率，並有望幫助控制未來高功率電子產品中的熱量。這種新的材料能夠為熱電裝置提供非常高的冷卻功率密度，有望成為新一代電子產品的重要發展。
熱電裝置的作用
熱電裝置透過在施加電流時將熱量從裝置的一側轉移到另一側，從而形成一個有冷和熱一側的模組。將冷一側放在產生熱量的電子元件上，如鐳射二極體或微處理器，可以將多餘的熱量排出並有助於控制溫度。但隨著這些元件變得更加固大，熱電裝置也需要轉移更多的熱量。
新熱電裝置的優勢
這種新的熱電裝置比當前以碲化鉍為基礎的商業裝置有 210％的冷卻功率密度增強效果，並可能保持類似的效能係數（COP），即有用冷卻與所需能量之比。這解決了制造熱電裝置的三個重大挑戰之中的兩個。首先它可以提供高冷卻功率密度和高 COP，這意味著少量電力可以轉移大量熱量。其次對於高功率鐳射或需要從小區域移除大量區域性熱量的應用，這種裝置可以提供最佳解決方案。
新材料的特點
這種新裝置由半 Heusler 合金製成，這是一類具有特殊效能的材料，對於熱電裝置等能源應用具有潛力。這些材料具有良好的強度、熱穩定性和效率。科學家們使用一種特殊的退火工藝來修改和操縱材料的微結構，以消除缺陷。這種方法以前從未用於製造半 Heusler 熱電材料。退火過程還極大地增加了材料的晶粒大小，減少了晶界，從而降低了材料的電導率或熱傳導率。
未來應用的展望
該材料不僅具有高功率因子，還在 300 至 873 開爾文（80 至 1111 華氏度）溫度範圍內表現出了半 Heusler 材料中最高的平均值。這些結果為最佳化半 Heusler 材料在接近室溫的熱電應用中提供了有希望的策略。這項技術具有非常明亮的未來，尤其適用於大功率鐳射器或需要控制小區域區域性高溫的應用，以維持裝置的最佳效能。
結論
進入下一代電子產品時代，我們需要尋找更有效的散熱解決方案。該研究提供了一種新型熱電裝置，透過使用半 Heusler 材料和特殊退火工藝，可以提供更高的冷卻功率密度和更高的效能係數。這種創新技術有望為未來的高功率電子產品提供重要的熱管理解決方案。中小型敏感電子裝置，如鐳射二極體和微處理器，將受益於這項技術的發展。
建議
在不斷發展的科學技術中，我們需要持續投資和研究散熱技術，特別是在新一代電子產品中。政府和產業界應該重視這方面的研究和發展，以推動技術創新和產品的進步。同時科學家和工程師們應該繼續努力，開發更高效的散熱解決方案，以滿足未來電子產品對於散熱能力的需求。這將有助於確保電子產品的可靠性和效能，並為我們的生活帶來更多的便利和舒適。
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