مواد ترموالکتریک گرما را به الکتریسیته و بالعکس تبدیل می کنند. در این پست وبلاگ تخصصی طولانی مدت، ما "مواد ترموالکتریک اکسترود شدهاین مقاله از طریق سرفصلهای پرسشگرای اساسی (چگونه/چه/چرا/کدام) اصول، تکنیکهای تولید، ویژگیهای عملکرد، کاربردها، مزایا و چالشها، روندهای آتی و پرسشهای متداول را پوشش میدهد، این مقاله به اصول EEAT پایبند است - که توسط منابع دانشگاهی، زمینه صنعت (از جمله پشتیبانی میشود)Fuzhou X-Meritan Technology Co., Ltd.، جداول داده و بینش روشن برای محققان، مهندسان و زبان آموزان پیشرفته.
"مواد ترموالکتریک اکسترود شده" به ترکیبات نیمه رسانا پردازش شده از طریق اکستروژن اشاره دارد - یک تکنیک تولیدی که در آن مواد از طریق قالب مجبور می شوند تا اشکال پیوسته ایجاد کنند - بهینه شده برای تبدیل انرژی ترموالکتریک. مواد ترموالکتریک ولتاژ الکتریکی را از گرادیان دما تولید می کنند (اثر سیبک) و می توانند گرما را هنگام جریان جریان (اثر پلتیه) پمپ کنند. اکستروژن تولید هندسه های متناسب با ریزساختارهای کنترل شده را امکان پذیر می کند و قابلیت ساخت و یکپارچه سازی در دستگاه ها را بهبود می بخشد. بررسیهای علمی بر نقش پردازش بر راندمان ترموالکتریک تأکید میکند، که با شایستگی تعریف میشود.ZT.
| مدت | توضیحات |
|---|---|
| مواد ترموالکتریک | ماده ای که گرما را به الکتریسیته یا بالعکس تبدیل می کند. |
| اکستروژن | فرآیندی که در آن مواد از طریق قالبی شکلدار رانده میشوند تا بخشهای با مقطع طولانی تشکیل شود. |
| ZT (شخصیت شایستگی) | اندازه گیری بدون بعد بازده ترموالکتریک: بالاتر = بهتر. |
اکستروژن برای ترموالکتریک شامل مراحل کلیدی است:
اکستروژن به تراز کردن دانهها، کاهش هدایت حرارتی در حین حفظ مسیرهای الکتریکی کمک میکند - برای مقادیر بالای ZT مفید است. تولیدکنندگانی مانندFuzhou X-Meritan Technology Co., Ltd.از اکستروژن پیشرفته برای طراحی ماژول های ترموالکتریک برای کاربردهای صنعتی استفاده کنید.
در مقایسه با مواد فله یا ریخته گری، اکستروژن ارائه می دهد:
این ترکیب هزینه تولید به ازای هر وات توان ترموالکتریک تولیدی را کاهش میدهد که یک چالش در تجاریسازی سیستمهای ترموالکتریک است.
| اموال | ارتباط با عملکرد ترموالکتریک |
|---|---|
| ضریب سیبک (S) | ولتاژ تولید شده به ازای اختلاف دما |
| رسانایی الکتریکی (σ) | توانایی انجام هزینه ها؛ بالاتر، توان خروجی را بهبود می بخشد. |
| هدایت حرارتی (κ) | انتقال حرارت؛ پایین تر ترجیح داده برای حفظ ΔT. |
| تحرک حامل | بر σ و S تاثیر می گذارد. بهینه سازی شده از طریق ریزساختار اکستروژن |
این پارامترهای وابسته به هم معادله را تشکیل می دهند:ZT = (S²·σ·T)/κ، برجسته کردن مبادلات در طراحی. تحقیقات پیشرفته، نانوساختار را در پروفیل های اکسترود شده برای جدا کردن مسیرهای حرارتی/الکتریکی بررسی می کند.
مواد ترموالکتریک در جاهایی که گرمای اتلاف زیاد است کاربرد وسیعی دارند:
هندسه های اکسترود شده امکان ادغام در سینک های حرارتی و آرایه های ماژول را فراهم می کند و سطح تبادل حرارت را به حداکثر می رساند. قطعات سفارشی از تولید کنندگان مانندFuzhou X-Meritan Technology Co., Ltd.پشتیبانی از پیاده سازی در مقیاس صنعتی
جهت های در حال ظهور عبارتند از:
بازیگران صنعتی، کنسرسیومهای تحقیقاتی و آزمایشگاههای دانشگاهی همچنان به پیشبرد فیزیک اساسی و تولید ادامه میدهند. مشارکت از شرکت هایی مانندFuzhou X-Meritan Technology Co., Ltd.حرکت تجاری را در قطعات ترموالکتریک سفارشی نشان می دهد.
چه چیزی مواد ترموالکتریک اکسترود شده را از ترموالکتریک های ریخته گری متفاوت می کند؟
مواد اکسترود شده از طریق قالب تحت فشار و گرما پردازش میشوند که منجر به ایجاد ریزساختارها و برشهای پیچیده پیچیده میشود. مواد ریختهگری در قالبهای ساکن سرد میشوند، اغلب با جهتگیری دانههای کنترلشده کمتر. اکستروژن انعطافپذیری طراحی و بهبود رفتار الکترون/فونون را ممکن میسازد.
چگونه اکستروژن بر راندمان ترموالکتریک تأثیر می گذارد؟
اکستروژن میتواند دانهها و رابطها را برای کاهش رسانایی حرارتی و در عین حال حفظ یا بهبود رسانایی الکتریکی، تراز کند و شاخص شایستگی (ZT) را افزایش دهد. پارامترهای اکستروژن کنترل شده ریزساختار را برای حمل و نقل بهینه بار و گرما تنظیم می کند.
کدام مواد برای قطعات ترموالکتریک اکسترود شده مناسب هستند؟
بیسموت تلورید (Bi2Te3) در دمای نزدیک به اتاق معمول است، تلورید سرب (PbTe) برای دماهای متوسط بالا، و اسکوتترودیت ها یا نیمه هوسلرها برای محدوده های وسیع تر. انتخاب بستگی به دمای عملیاتی و الزامات کاربرد دارد.
چرا شرکت هایی مانند Fuzhou X-Meritan Technology Co., Ltd. در اکستروژن سرمایه گذاری می کنند؟
اکستروژن مقیاسپذیری و سفارشیسازی را ارائه میدهد و به تولیدکنندگان اجازه میدهد تا اجزای ترموالکتریک مناسب را برای بازیابی گرمای اتلاف، ماژولهای خنککننده و سیستمهای هیبریدی تولید کنند که نیازهای صنعتی را با فرآیندهای رقابتی برآورده میکند.
چه چالش هایی برای پذیرش گسترده باقی می ماند؟
موانع اصلی بهبود راندمان تبدیل در مقایسه با سیستمهای مکانیکی، کاهش هزینههای مواد و مدیریت تنش حرارتی در گرادیانهای دمایی زیاد است. تحقیقات در نانوساختار و ترکیبات جدید با هدف رسیدگی به این موارد است.
