வெப்ப மின் குளிர்விப்பு அலகுகள், வெப்ப மின் குளிர்விப்பு அமைப்புகளின் வளர்ச்சி மற்றும் பயன்பாடு.

தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூலிங் யூனிட், பெல்டியர் கூலர் (தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூலிங் கூறுகள் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) ஆகியவை பெல்டியர் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட திட-நிலை குளிரூட்டும் சாதனங்கள். அவை இயந்திர இயக்கம் இல்லாதது, குளிர்பதனப் பொருள் இல்லாதது, சிறிய அளவு, வேகமான பதில் மற்றும் துல்லியமான வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், நுகர்வோர் மின்னணுவியல், மருத்துவ பராமரிப்பு, ஆட்டோமொபைல்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் அவற்றின் பயன்பாடுகள் தொடர்ந்து விரிவடைந்து வருகின்றன.

I. வெப்ப மின் குளிர்விப்பு அமைப்பு மற்றும் கூறுகளின் முக்கிய கோட்பாடுகள்

வெப்ப மின் குளிர்ச்சியின் மையமானது பெல்டியர் விளைவு ஆகும்: இரண்டு வெவ்வேறு குறைக்கடத்தி பொருட்கள் (P-வகை மற்றும் N-வகை) ஒரு வெப்ப மின்னோட்ட ஜோடியை உருவாக்கி நேரடி மின்னோட்டம் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​வெப்ப மின்னோட்ட ஜோடியின் ஒரு முனை வெப்பத்தை உறிஞ்சும் (குளிரூட்டும் முனை), மறு முனை வெப்பத்தை வெளியிடும் (வெப்பச் சிதறல் முனை). மின்னோட்டத்தின் திசையை மாற்றுவதன் மூலம், குளிர்விக்கும் முனையையும் வெப்பச் சிதறல் முனையையும் ஒன்றோடொன்று மாற்றலாம்.

அதன் குளிரூட்டும் செயல்திறன் முக்கியமாக மூன்று முக்கிய அளவுருக்களைப் பொறுத்தது:

வெப்ப மின் குணகம் (ZT மதிப்பு): வெப்ப மின் பொருட்களின் செயல்திறனை மதிப்பிடுவதற்கான ஒரு முக்கிய குறிகாட்டியாகும். ZT மதிப்பு அதிகமாக இருந்தால், குளிரூட்டும் திறன் அதிகமாகும்.

சூடான மற்றும் குளிர் முனைகளுக்கு இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாடு: வெப்பச் சிதறல் முனையில் உள்ள வெப்பச் சிதறல் விளைவு, குளிரூட்டும் முனையில் உள்ள குளிரூட்டும் திறனை நேரடியாக தீர்மானிக்கிறது. வெப்பச் சிதறல் சீராக இல்லாவிட்டால், சூடான மற்றும் குளிர் முனைகளுக்கு இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாடு குறுகி, குளிரூட்டும் திறன் கூர்மையாகக் குறையும்.

இயக்க மின்னோட்டம்: மதிப்பிடப்பட்ட வரம்பிற்குள், மின்னோட்டத்தின் அதிகரிப்பு குளிரூட்டும் திறனை அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், வரம்பை மீறியவுடன், ஜூல் வெப்பத்தின் அதிகரிப்பு காரணமாக செயல்திறன் குறையும்.

II வெப்ப மின் குளிர்விப்பு அலகுகளின் (பெல்டியர் குளிர்விப்பு அமைப்பு) வளர்ச்சி வரலாறு மற்றும் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள்.

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், வெப்ப மின் குளிரூட்டும் கூறுகளின் வளர்ச்சி இரண்டு முக்கிய திசைகளில் கவனம் செலுத்தியுள்ளது: பொருள் கண்டுபிடிப்பு மற்றும் கட்டமைப்பு உகப்பாக்கம்.

உயர் செயல்திறன் கொண்ட வெப்ப மின் பொருட்களின் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு

பாரம்பரிய Bi₂Te₃-அடிப்படையிலான பொருட்களின் ZT மதிப்பு, ஊக்கமருந்து (Sb, Se போன்றவை) மற்றும் நானோ அளவிலான சிகிச்சை மூலம் 1.2-1.5 ஆக அதிகரிக்கப்பட்டுள்ளது.

லீட் டெல்லுரைடு (PbTe) மற்றும் சிலிக்கான்-ஜெர்மானியம் அலாய் (SiGe) போன்ற புதிய பொருட்கள் நடுத்தர மற்றும் உயர் வெப்பநிலை சூழ்நிலைகளில் (200 முதல் 500℃) விதிவிலக்காக சிறப்பாக செயல்படுகின்றன.

கரிம-கனிம கலப்பு வெப்ப மின் பொருட்கள் மற்றும் இடவியல் மின்கடத்திகள் போன்ற புதிய பொருட்கள் செலவுகளை மேலும் குறைத்து செயல்திறனை மேம்படுத்தும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

கூறு கட்டமைப்பு உகப்பாக்கம்

மினியேச்சரைசேஷன் வடிவமைப்பு: நுகர்வோர் மின்னணு சாதனங்களின் மினியேச்சரைசேஷன் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய MEMS (மைக்ரோ-எலக்ட்ரோ-மெக்கானிக்கல் சிஸ்டம்ஸ்) தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் மைக்ரான் அளவிலான தெர்மோபைல்களைத் தயாரிக்கவும்.

மட்டு ஒருங்கிணைப்பு: பல தெர்மோஎலக்ட்ரிக் அலகுகளை தொடரில் அல்லது இணையாக இணைத்து, உயர்-சக்தி தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் தொகுதிகள், பெல்டியர் குளிரூட்டிகள், பெல்டியர் சாதனங்கள், தொழில்துறை தர தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்கின்றன.

ஒருங்கிணைந்த வெப்பச் சிதறல் அமைப்பு: குளிரூட்டும் துடுப்புகளை வெப்பச் சிதறல் துடுப்புகள் மற்றும் வெப்பக் குழாய்களுடன் ஒருங்கிணைத்து வெப்பச் சிதறல் செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் ஒட்டுமொத்த அளவைக் குறைக்கவும்.

III வெப்ப மின் குளிர்விப்பு அலகுகள், வெப்ப மின் குளிர்விப்பு கூறுகளின் வழக்கமான பயன்பாட்டு காட்சிகள்

வெப்ப மின் குளிர்விப்பான் அலகுகளின் மிகப்பெரிய நன்மை அவற்றின் திட-நிலை தன்மை, சத்தமில்லாத செயல்பாடு மற்றும் துல்லியமான வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றில் உள்ளது. எனவே, கம்ப்ரசர்கள் குளிர்விக்க ஏற்றதாக இல்லாத சூழ்நிலைகளில் அவை ஈடுசெய்ய முடியாத நிலையை வகிக்கின்றன.

நுகர்வோர் மின்னணுவியல் துறையில்

மொபைல் போன் வெப்பச் சிதறல்: உயர்நிலை கேமிங் போன்களில் மைக்ரோ தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூலிங் மாட்யூல்கள், TEC மாட்யூல்கள், பெல்டியர் சாதனங்கள், பெல்டியர் மாட்யூல்கள் ஆகியவை பொருத்தப்பட்டுள்ளன, இவை திரவ குளிரூட்டும் அமைப்புகளுடன் இணைந்து, சிப் வெப்பநிலையை விரைவாகக் குறைத்து, கேமிங்கின் போது அதிக வெப்பமடைவதால் ஏற்படும் அதிர்வெண் குறைவைத் தடுக்கின்றன.

கார் குளிர்சாதன பெட்டிகள், கார் குளிர்விப்பான்கள்: சிறிய கார் குளிர்சாதன பெட்டிகள் பெரும்பாலும் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது குளிர்வித்தல் மற்றும் வெப்பமூட்டும் செயல்பாடுகளை ஒருங்கிணைக்கிறது (தற்போதைய திசையை மாற்றுவதன் மூலம் வெப்பத்தை அடையலாம்). அவை அளவில் சிறியவை, ஆற்றல் நுகர்வு குறைவாக உள்ளன மற்றும் ஒரு காரின் 12V மின்சார விநியோகத்துடன் இணக்கமாக உள்ளன.

பானக் குளிரூட்டும் கோப்பை/காப்பிடப்பட்ட கோப்பை: எடுத்துச் செல்லக்கூடிய இந்த குளிரூட்டும் கோப்பையில் உள்ளமைக்கப்பட்ட மைக்ரோ கூலிங் பிளேட் பொருத்தப்பட்டுள்ளது, இது குளிர்சாதன பெட்டியை நம்பாமல் பானங்களை 5 முதல் 15 டிகிரி செல்சியஸ் வரை விரைவாக குளிர்விக்க முடியும்.

2. மருத்துவ மற்றும் உயிரியல் துறைகள்

துல்லியமான வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டு உபகரணங்கள்: PCR கருவிகள் (பாலிமரேஸ் சங்கிலி எதிர்வினை கருவிகள்) மற்றும் இரத்த குளிர்சாதன பெட்டிகள் போன்றவை, நிலையான குறைந்த வெப்பநிலை சூழலைக் கொண்டுள்ளன. குறைக்கடத்தி குளிர்பதன கூறுகள் ±0.1℃ க்குள் துல்லியமான வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டை அடைய முடியும், மேலும் குளிர்பதன மாசுபாட்டின் ஆபத்து இல்லை.

எடுத்துச் செல்லக்கூடிய மருத்துவ சாதனங்கள்: இன்சுலின் குளிர்பதனப் பெட்டிகள் போன்றவை, சிறிய அளவில் மற்றும் நீண்ட பேட்டரி ஆயுள் கொண்டவை, நீரிழிவு நோயாளிகள் வெளியே செல்லும் போது எடுத்துச் செல்ல ஏற்றவை, இன்சுலின் சேமிப்பு வெப்பநிலையை உறுதி செய்கின்றன.

லேசர் உபகரண வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு: மருத்துவ லேசர் சிகிச்சை சாதனங்களின் முக்கிய கூறுகள் (லேசர்கள் போன்றவை) வெப்பநிலைக்கு உணர்திறன் கொண்டவை, மேலும் குறைக்கடத்தி குளிரூட்டும் கூறுகள் சாதனங்களின் நிலையான செயல்பாட்டை உறுதிசெய்ய நிகழ்நேரத்தில் வெப்பத்தைச் சிதறடிக்கும்.

3. தொழில்துறை மற்றும் விண்வெளி துறைகள்

தொழில்துறை சிறிய அளவிலான குளிர்பதன உபகரணங்கள்: மின்னணு கூறு வயதான சோதனை அறைகள் மற்றும் துல்லியமான கருவி நிலையான வெப்பநிலை குளியல் போன்றவை, உள்ளூர் குறைந்த வெப்பநிலை சூழல் தேவை, தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் அலகுகள், தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூறுகளை தேவைக்கேற்ப குளிர்பதன சக்தியுடன் தனிப்பயனாக்கலாம்.

விண்வெளி உபகரணங்கள்: விண்கலத்தில் உள்ள மின்னணு சாதனங்கள் வெற்றிட சூழலில் வெப்பத்தை வெளியேற்றுவதில் சிரமத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. வெப்ப மின் குளிரூட்டும் அமைப்புகள், வெப்ப மின் குளிரூட்டும் அலகுகள், வெப்ப மின் கூறுகள், திட-நிலை சாதனங்களாக, மிகவும் நம்பகமானவை மற்றும் அதிர்வு இல்லாதவை, மேலும் செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் விண்வெளி நிலையங்களில் மின்னணு உபகரணங்களின் வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டிற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

4. பிற வளர்ந்து வரும் சூழ்நிலைகள்

அணியக்கூடிய சாதனங்கள்: உள்ளமைக்கப்பட்ட நெகிழ்வான வெப்ப மின் குளிர்விக்கும் தகடுகளுடன் கூடிய ஸ்மார்ட் கூலிங் ஹெல்மெட்டுகள் மற்றும் கூலிங் சூட்கள், அதிக வெப்பநிலை சூழல்களில் மனித உடலுக்கு உள்ளூர் குளிர்ச்சியை வழங்க முடியும் மற்றும் வெளிப்புற தொழிலாளர்களுக்கு ஏற்றது.

குளிர் சங்கிலி தளவாடங்கள்: தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூலிங், பெல்டியர் கூலிங் மற்றும் பேட்டரிகளால் இயக்கப்படும் சிறிய குளிர் சங்கிலி பேக்கேஜிங் பெட்டிகள், பெரிய குளிர்சாதன பெட்டி லாரிகளை நம்பியிருக்காமல், தடுப்பூசிகள் மற்றும் புதிய விளைபொருட்களின் குறுகிய தூர போக்குவரத்துக்கு பயன்படுத்தப்படலாம்.

IV. வெப்ப மின் குளிர்விப்பு அலகுகள், பெல்டியர் குளிர்விப்பு கூறுகளின் வரம்புகள் மற்றும் வளர்ச்சி போக்குகள்

தற்போதுள்ள வரம்புகள்

குளிரூட்டும் திறன் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளது: அதன் ஆற்றல் திறன் விகிதம் (COP) பொதுவாக 0.3 மற்றும் 0.8 க்கு இடையில் இருக்கும், இது கம்ப்ரசர் குளிரூட்டலை விட மிகக் குறைவு (COP 2 முதல் 5 வரை அடையலாம்), மேலும் பெரிய அளவிலான மற்றும் அதிக திறன் கொண்ட குளிரூட்டும் காட்சிகளுக்கு ஏற்றதல்ல.

அதிக வெப்பச் சிதறல் தேவைகள்: வெப்பச் சிதறல் முனையில் உள்ள வெப்பத்தை சரியான நேரத்தில் வெளியேற்ற முடியாவிட்டால், அது குளிரூட்டும் விளைவை கடுமையாக பாதிக்கும். எனவே, இது ஒரு திறமையான வெப்பச் சிதறல் அமைப்புடன் பொருத்தப்பட்டிருக்க வேண்டும், இது சில சிறிய சூழ்நிலைகளில் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.

அதிக விலை: உயர் செயல்திறன் கொண்ட வெப்ப மின் பொருட்களின் (நானோ-டோப் செய்யப்பட்ட Bi₂Te₃ போன்றவை) தயாரிப்பு செலவு பாரம்பரிய குளிர்பதனப் பொருட்களை விட அதிகமாக உள்ளது, இதன் விளைவாக உயர்நிலை கூறுகளின் விலை ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக உள்ளது.

2. எதிர்கால வளர்ச்சி போக்குகள்

பொருள் முன்னேற்றம்: அறை வெப்பநிலை ZT மதிப்பை 2.0 க்கு மேல் அதிகரிப்பதையும், கம்ப்ரசர் குளிர்பதனத்துடன் செயல்திறன் இடைவெளியைக் குறைப்பதையும் குறிக்கோளாகக் கொண்டு, குறைந்த விலை, அதிக ZT மதிப்புள்ள வெப்ப மின் பொருட்களை உருவாக்குதல்.

நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு: வளைந்த மேற்பரப்பு சாதனங்களுக்கு (நெகிழ்வான திரை மொபைல் போன்கள் மற்றும் ஸ்மார்ட் அணியக்கூடிய சாதனங்கள் போன்றவை) ஏற்ப நெகிழ்வான தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் தொகுதிகள், TEC தொகுதிகள், தெர்மோஎலக்ட்ரிக் தொகுதிகள், பெல்டியர் சாதனங்கள், பெல்டியர் தொகுதிகள், பெல்டியர் குளிரூட்டிகள் ஆகியவற்றை உருவாக்குங்கள்; "சிப்-நிலை வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டை" அடைய சில்லுகள் மற்றும் சென்சார்களுடன் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் கூறுகளின் ஒருங்கிணைப்பை ஊக்குவிக்கவும்.

ஆற்றல் சேமிப்பு வடிவமைப்பு: இன்டர்நெட் ஆஃப் திங்ஸ் (ஐஓடி) தொழில்நுட்பத்தை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், குளிரூட்டும் கூறுகளின் அறிவார்ந்த தொடக்க-நிறுத்தம் மற்றும் சக்தி ஒழுங்குமுறை அடையப்படுகிறது, இது ஒட்டுமொத்த ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைக்கிறது.

V. சுருக்கம்

தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் அலகுகள், பெல்டியர் குளிரூட்டும் அலகுகள், தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் அமைப்புகள், திட-நிலை, அமைதியான மற்றும் துல்லியமாக வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்தும் தனித்துவமான நன்மைகளுடன், நுகர்வோர் மின்னணுவியல், மருத்துவ பராமரிப்பு மற்றும் விண்வெளி போன்ற துறைகளில் ஒரு முக்கிய இடத்தைப் பிடித்துள்ளன. தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பொருள் தொழில்நுட்பம் மற்றும் கட்டமைப்பு வடிவமைப்பின் தொடர்ச்சியான மேம்படுத்தலுடன், அதன் குளிரூட்டும் திறன் மற்றும் செலவு தொடர்பான சிக்கல்கள் படிப்படியாக மேம்படும், மேலும் எதிர்காலத்தில் இது மிகவும் குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில் பாரம்பரிய குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பத்தை மாற்றும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.