1. En los últimos años, con el continuo desarrollo de la tecnología de las comunicaciones móviles, la tecnología de microprocesamiento de materiales y la tecnología de la información, la miniaturización y la multifuncionalidad de los dispositivos móviles, como los ordenadores portátiles, también se pueden aplicar a los dispositivos termoeléctricos en fuentes de alimentación, sistemas de refrigeración y sistemas de propulsión descentralizados.
2. Continuar el desarrollo hacia la miniaturización. El dispositivo termoeléctrico desarrollado por el efecto de refrigeración eléctrica tiene muchas ventajas que el refrigerador de compresión no puede igualar, como su pequeño tamaño, su peso ligero, la ausencia de piezas de transmisión mecánica, su rápida velocidad de respuesta, su larga vida útil, la ausencia de ruido, la ausencia de medios líquidos o gaseosos y la ausencia de problemas de contaminación ambiental. Además, al ajustar la potencia de trabajo del dispositivo de refrigeración se puede ajustar la velocidad de enfriamiento o incluso cambiar al estado de trabajo de calefacción, con lo que se consigue un control preciso de la temperatura.
3. Los microelementos fabricados con materiales termoeléctricos se utilizan ampliamente en la preparación de microfuentes de alimentación, refrigeración de microzonas, diodos láser de comunicación óptica y sistemas de ajuste de temperatura con sensores infrarrojos.
4. Según su temperatura de funcionamiento, los generadores termoeléctricos se pueden dividir en tres categorías: generadores termoeléctricos de alta temperatura, generadores termoeléctricos de temperatura media y generadores termoeléctricos de baja temperatura. El material típico utilizado en los generadores termoeléctricos de alta temperatura es la aleación de SiGe, cuya temperatura de trabajo en la superficie caliente es de aproximadamente 1000 ℃; el material típico utilizado en los generadores termoeléctricos de temperatura media es el PbTe, cuya temperatura de trabajo en la superficie caliente es de aproximadamente 500 ℃; los materiales típicos utilizados en los generadores termoeléctricos de baja temperatura son el BiTe, cuya temperatura de trabajo en la superficie caliente es de aproximadamente 200-300 ℃.
5. Según la composición del material, se pueden dividir en materiales termoeléctricos de óxido, materiales compuestos de polímeros conductores rellenos, materiales termoeléctricos nano, materiales termoeléctricos de superred, materiales termoeléctricos cuasicristalinos, materiales termoeléctricos compuestos de jaula, materiales termoeléctricos de baja dimensión y materiales termoeléctricos de gradiente de funciones, entre otros.
6. Los óxidos metálicos suelen tener una alta estabilidad térmica y química, pueden utilizarse a altas temperaturas y en atmósferas oxigenadas, y la mayoría de los óxidos son no tóxicos, no contaminantes, respetuosos con el medio ambiente, de larga duración, fáciles de preparar y de bajo coste, etc.
7. Ventajas: el potencial de aplicación en la industria de altas temperaturas es grande y es un material termoeléctrico respetuoso con el medio ambiente. La desventaja es que la conductividad es demasiado baja, lo que limita la aplicación práctica del material.
8. El objetivo de la investigación futura será mejorar la conductividad del material o encontrar un material con alta conductividad. Los materiales termoeléctricos de óxido también se pueden utilizar en campos como los sensores de hidrógeno de alto rendimiento, la generación de energía solar, los receptores de alto rendimiento y los dispositivos de comunicación miniatura de corto alcance.
9. Los materiales compuestos de polímeros conductores tienen las ventajas de ser económicos, ligeros y muy flexibles. Al rellenar un polímero conductor con un punto de conductividad bajo con un skutterudita de alta conductividad, se puede obtener un material compuesto con una estructura de banda compleja.
10. Dado que la estructura de banda compleja es una condición necesaria para los materiales semiconductores termoeléctricos de alto rendimiento, tras la optimización, la existencia de un gran número de interfaces orgánicas-inorgánicas aumenta la posibilidad de reflexión de fonones y la conductividad térmica se reduce aún más. Es posible preparar materiales semiconductores termoeléctricos de alto rendimiento. De los materiales termoeléctricos.
11. Los materiales nanotermoeléctricos son un sistema emergente de materiales termoeléctricos. Con el rápido desarrollo de la nanociencia y la nanotecnología, la investigación de los materiales nanotermoeléctricos también ha atraído la atención de muchos investigadores. Cuando el material termoeléctrico convencional a granel se reduce a tamaño nanométrico, debido al efecto de interfaz y al efecto cuántico del nanomaterial, la conductividad térmica del material puede reducirse sin reducir significativamente la conductividad puntual, obteniéndose así un mayor índice de mérito termoeléctrico. Al mismo tiempo, los nanomateriales también pueden ajustar el dopaje de forma más conveniente, lo que favorece una mayor exploración.
12. El material superred es un compuesto semiconductor con una heteroestructura multicapa, que se forma mediante el crecimiento alternativo de dos tipos de películas monocristalinas semiconductoras extremadamente delgadas. Dado que cada película contiene generalmente de unas pocas a varias docenas de capas atómicas, tiene efectos cuánticos evidentes, lo que da lugar a muchas propiedades físicas nuevas.
13. Otra característica importante de los materiales superred es la periodicidad en muchas interfaces y estructuras, lo que ayuda a aumentar la dispersión de fonones y, al mismo tiempo, el aumento de la dispersión de electrones en la superficie es menor, por lo que se puede obtener una menor conductividad térmica y una mayor conductividad eléctrica.
14. Los materiales cuasicristalinos son materiales similares a los cristales que no tienen simetría traslacional y suelen tener ejes de simetría que los cristales no tienen, como ejes de rotación quíntuple, decuple y duodécuple. Los cuasicristales y los superconductores se consideraron dos avances importantes en la física de la materia condensada en la década de 1980. Desde su descubrimiento, la investigación sobre su estructura y propiedades físicas ha avanzado considerablemente. Debido a la particularidad de la estructura del material cuasicristalino, se produce la particularidad de su estructura electrónica.
15. El material cuasicristalino tiene una adaptabilidad a la temperatura inusualmente amplia. Es diferente del mecanismo de conducción de los semiconductores tradicionales. Su potencial termoeléctrico y su conductividad eléctrica aumentan con el aumento de la temperatura, mientras que la conductividad térmica aumenta suavemente con el aumento de la temperatura. Algunos materiales cuasicristalinos también tienen una estructura porosa, lo que también es beneficioso para reducir la conductividad térmica del material. En comparación con las aleaciones ordinarias, la conductividad térmica de los materiales cuasicristalinos es más de dos órdenes de magnitud inferior a la de las aleaciones ordinarias, y la calidad de las muestras cuasicristalinas es mejor.
16. Cuanto más perfecta es la estructura, menor es su conductividad térmica, lo que hace que los cuasicristales sean muy ventajosos como materiales termoeléctricos. Además, los cuasicristales también tienen muchas otras propiedades físicas excelentes, como resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación, alta dureza y estabilidad térmica. En resumen, como sistema de materiales emergente, los materiales cuasicristalinos presentan muchas propiedades excelentes y tienen buenas perspectivas de aplicación en la generación de energía termoeléctrica y la refrigeración eléctrica.
17. La refrigeración eléctrica se ha utilizado en instrumentos biológicos y médicos durante más de 20 años. Gracias a sus ventajas, como la ausencia de ruido y vibraciones, su tamaño reducido y su facilidad de uso, se han desarrollado con éxito una serie de nuevos productos, como instrumentos de PCR, bombas de aire para ventiladores, bisturís criogénicos, mesas frías para el corte de tejidos, etc. Otra aplicación importante de la refrigeración eléctrica es proporcionar un entorno de baja temperatura para el uso de materiales superconductores. Dado que la aplicación de dispositivos de materiales superconductores de alta temperatura depende de la tecnología de refrigeración, la refrigeración actual utiliza refrigerantes (como helio líquido o nitrógeno líquido), que deben reponerse con frecuencia, lo que resulta muy incómodo y requiere el uso de complicadas instalaciones de refrigeración.
18. Por lo tanto, si se pueden obtener materiales termoeléctricos con buen rendimiento en la región de bajas temperaturas (por debajo de la temperatura del helio líquido), se promoverá el rápido desarrollo de la tecnología superconductora. En general, todavía hay muchos problemas sin resolver en la aplicación de la tecnología de generación de energía termoeléctrica y refrigeración eléctrica. La aplicación de dispositivos termoeléctricos tiene las desventajas de baja eficiencia y alto costo. Por lo tanto, la refrigeración eléctrica y la generación de energía se utilizan principalmente en aplicaciones que no tienen como base la eficiencia de la conversión de energía. La consideración principal en la ocasión. Con el desarrollo de materiales termoeléctricos de alto rendimiento y el desarrollo de la tecnología termoeléctrica, se cree que la aplicación de los dispositivos termoeléctricos será cada vez más amplia.
Este artículo ha sido escrito por el Departamento de I+D de Longchang Chemical. Si necesita copiarlo o reimprimirlo, indique la fuente.
