තාප විදුලි සිසිලන කර්මාන්තයේ නව සංවර්ධන දිශාව

තාප විදුලි සිසිලන කර්මාන්තයේ නව සංවර්ධන දිශාව

තාප විදුලි සිසිලන මොඩියුල ලෙසද හැඳින්වෙන තාප විදුලි සිසිලන යන්ත්‍ර, චලනය වන කොටස් නොමැතිකම, නිරවද්‍ය උෂ්ණත්ව පාලනය, කුඩා ප්‍රමාණය සහ ඉහළ විශ්වසනීයත්වය වැනි ඒවායේ ලක්ෂණ නිසා නිශ්චිත ක්ෂේත්‍රවල ප්‍රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි වාසි ඇත. මෑත වසරවලදී, මෙම ක්ෂේත්‍රයේ මූලික ද්‍රව්‍යවල කිසිදු බාධාකාරී ඉදිරි ගමනක් සිදුවී නොමැත, නමුත් ද්‍රව්‍ය ප්‍රශස්තිකරණය, පද්ධති නිර්මාණය සහ යෙදුම් ප්‍රසාරණයෙහි සැලකිය යුතු ප්‍රගතියක් ලබා ඇත.

පහත දැක්වෙන්නේ ප්‍රධාන නව සංවර්ධන දිශාවන් කිහිපයකි:

I. මූලික ද්‍රව්‍ය සහ උපාංගවල දියුණුව

තාප විද්‍යුත් ද්‍රව්‍යවල ක්‍රියාකාරිත්වය අඛණ්ඩව ප්‍රශස්තකරණය කිරීම

සාම්ප්‍රදායික ද්‍රව්‍ය ප්‍රශස්තිකරණය (Bi₂Te₃ -පාදක) : කාමර උෂ්ණත්වයට ආසන්නව බිස්මට් ටෙලුරියම් සංයෝග හොඳම ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍ය ලෙස පවතී. වර්තමාන පර්යේෂණ අවධානය යොමු වී ඇත්තේ නැනෝ ප්‍රමාණය කිරීම, මාත්‍රණය කිරීම සහ වයනය වැනි ක්‍රියාවලීන් හරහා එහි තාප විද්‍යුත් කුසලතා අගය තවදුරටත් වැඩි දියුණු කිරීම කෙරෙහි ය. නිදසුනක් ලෙස, ෆෝනෝන් විසිරීම වැඩි දියුණු කිරීම සහ තාප සන්නායකතාවය අඩු කිරීම සඳහා නැනෝ වයර් සහ සුපිරි දැලිස් ව්‍යුහයන් නිෂ්පාදනය කිරීමෙන්, විද්‍යුත් සන්නායකතාවයට සැලකිය යුතු ලෙස බලපාන්නේ නැතිව කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කළ හැකිය.

නව ද්‍රව්‍ය ගවේෂණය: මහා පරිමාණයෙන් තවමත් වාණිජමය වශයෙන් ලබා ගත නොහැකි වුවද, පර්යේෂකයන් SnSe, Mg₃Sb₂, සහ CsBi₄Te₆ වැනි නව ද්‍රව්‍ය ගවේෂණය කරමින් සිටින අතර, ඒවා නිශ්චිත උෂ්ණත්ව කලාපවල Bi₂Te₃ ට වඩා ඉහළ විභවයක් තිබිය හැකි අතර, අනාගත කාර්ය සාධන පිම්මක හැකියාව ලබා දෙයි.

උපාංග ව්‍යුහයේ සහ ඒකාබද්ධ කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ නවෝත්පාදනය

කුඩාකරණය සහ සැකසීම: පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ (ජංගම දුරකථන තාප විසර්ජන පසුපස ක්ලිප් වැනි) සහ දෘශ්‍ය සන්නිවේදන උපාංග වැනි ක්ෂුද්‍ර උපාංගවල තාප විසර්ජන අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා, ක්ෂුද්‍ර-TEC (ක්ෂුද්‍ර තාප විදුලි සිසිලන මොඩියුල, කුඩා තාප විදුලි මොඩියුල) නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය වඩ වඩාත් සංකීර්ණ වෙමින් පවතී. පෙල්ටියර් මොඩියුල, පෙල්ටියර් සිසිලන, පෙල්ටියර් උපාංග, 1×1 mm හෝ ඊටත් වඩා කුඩා ප්‍රමාණයේ තාප විදුලි උපාංග නිෂ්පාදනය කළ හැකි අතර, නිරවද්‍ය දේශීය සිසිලනය ලබා ගැනීම සඳහා ඒවා නම්‍යශීලීව අරාවලට ඒකාබද්ධ කළ හැකිය.

නම්‍යශීලී TEC මොඩියුලය (පෙල්ටියර් මොඩියුලය): මෙය නැගී එන උණුසුම් මාතෘකාවකි. මුද්‍රිත ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සහ නම්‍යශීලී ද්‍රව්‍ය වැනි තාක්ෂණයන් භාවිතා කිරීමෙන්, තලීය නොවන TEC මොඩියුල, නැමිය හැකි සහ ඇලවිය හැකි පෙල්ටියර් උපාංග නිෂ්පාදනය කෙරේ. මෙය පැළඳිය හැකි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සහ දේශීය ජෛව වෛද්‍ය විද්‍යාව (අතේ ගෙන යා හැකි සීතල සම්පීඩක වැනි) වැනි ක්ෂේත්‍රවල පුළුල් අපේක්ෂාවන් ඇත.

බහු-මට්ටමේ ව්‍යුහ ප්‍රශස්තිකරණය: වැඩි උෂ්ණත්ව වෙනසක් අවශ්‍ය වන අවස්ථා සඳහා, බහු-අදියර TEC මොඩියුලය, බහු-අදියර තාප විද්‍යුත් සිසිලන මොඩියුල ප්‍රාථමික විසඳුම ලෙස පවතී. වත්මන් ප්‍රගතිය ව්‍යුහාත්මක සැලසුම් සහ බන්ධන ක්‍රියාවලීන්හි පිළිබිඹු වන අතර, අන්තර්-අදියර තාප ප්‍රතිරෝධය අඩු කිරීම, සමස්ත විශ්වසනීයත්වය සහ උපරිම උෂ්ණත්ව වෙනස වැඩි දියුණු කිරීම අරමුණු කර ගෙන ඇත.

Ii. පද්ධති මට්ටමේ යෙදුම් සහ විසඳුම් පුළුල් කිරීම

මෙය වර්තමානයේ නව වර්ධනයන් සෘජුවම නිරීක්ෂණය කළ හැකි වඩාත්ම ගතික ක්ෂේත්‍රයයි.

උණුසුම්-අන්ත තාප විසර්ජන තාක්ෂණයේ සම-පරිණාමය

TEC මොඩියුලය, තාප විදුලි මොඩියුලය, පෙල්ටියර් මොඩියුලය යන ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වය සීමා කරන ප්‍රධාන සාධකය බොහෝ විට උණුසුම් කෙළවරේ තාප විසර්ජන ධාරිතාවය වේ. ඉහළ කාර්යක්ෂමතා තාප සින්ක් තාක්ෂණයේ දියුණුවත් සමඟ TEC කාර්ය සාධනය වැඩිදියුණු කිරීම අන්‍යෝන්‍ය වශයෙන් ශක්තිමත් වේ.

VC වාෂ්ප කුටි/තාප පයිප්ප සමඟ ඒකාබද්ධ වේ: පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික ක්ෂේත්‍රයේ, TEC මොඩියුලය, පෙල්ටියර් උපාංගය බොහෝ විට රික්ත කුටි වාෂ්ප කුටි සමඟ ඒකාබද්ධ වේ. TEC මොඩියුලය, පෙල්ටියර් සිසිලකය අඩු උෂ්ණත්ව කලාපය සක්‍රීයව නිර්මාණය කිරීම සඳහා වගකිව යුතු අතර, VC කාර්යක්ෂමව TEC මොඩියුලයේ උණුසුම් කෙළවරේ සිට පෙල්ටියර් මූලද්‍රව්‍යය දක්වා තාපය විසරණය කරයි, "ක්‍රියාකාරී සිසිලනය + කාර්යක්ෂම තාප සන්නායකතාවය සහ ඉවත් කිරීම" යන පද්ධති විසඳුමක් සාදයි. මෙය ක්‍රීඩා දුරකථන සහ ඉහළ මට්ටමේ ග්‍රැෆික් කාඩ්පත් සඳහා තාප විසර්ජන මොඩියුලවල නව ප්‍රවණතාවයකි.

ද්‍රව සිසිලන පද්ධති සමඟ ඒකාබද්ධ වේ: දත්ත මධ්‍යස්ථාන සහ අධි බලැති ලේසර් වැනි ක්ෂේත්‍රවලදී, TEC මොඩියුලය ද්‍රව සිසිලන පද්ධති සමඟ ඒකාබද්ධ වේ. ද්‍රවවල අතිශය ඉහළ නිශ්චිත තාප ධාරිතාවයෙන් ප්‍රයෝජන ගැනීමෙන්, TEC මොඩියුලයේ තාප විද්‍යුත් මොඩියුලයේ උණුසුම් කෙළවරේ ඇති තාපය ඉවත් කර, පෙර නොවූ විරූ කාර්යක්ෂම සිසිලන ධාරිතාවක් ලබා ගනී.

බුද්ධිමත් පාලනය සහ බලශක්ති කාර්යක්ෂමතා කළමනාකරණය

නවීන තාප විදුලි සිසිලන පද්ධති වැඩි වැඩියෙන් ඉහළ නිරවද්‍යතා උෂ්ණත්ව සංවේදක සහ PID/PWM පාලක ඒකාබද්ධ කරයි. ඇල්ගොරිතම හරහා තාප විදුලි මොඩියුලයේ, TEC මොඩියුලයේ, පෙල්ටියර් මොඩියුලයේ ආදාන ධාරාව/වෝල්ටීයතාව තත්‍ය කාලීනව සකස් කිරීමෙන්, ±0.1℃ හෝ ඊට වැඩි උෂ්ණත්ව ස්ථායිතාවයක් ලබා ගත හැකි අතර, අධික ආරෝපණය සහ දෝලනය වළක්වා ශක්තිය ඉතිරි කරයි.

ස්පන්දන මෙහෙයුම් ආකාරය: සමහර යෙදුම් සඳහා, අඛණ්ඩ බල සැපයුම වෙනුවට ස්පන්දන බල සැපයුම භාවිතා කිරීමෙන් ක්ෂණික සිසිලන අවශ්‍යතා සපුරාලිය හැකි අතර සමස්ත බලශක්ති පරිභෝජනය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කර තාප බර සමතුලිත කරයි.

Iii. නැගී එන සහ ඉහළ වර්ධන යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර

පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සඳහා තාපය විසුරුවා හැරීම

ක්‍රීඩා දුරකථන සහ ඊ-ක්‍රීඩා උපාංග: මෙය මෑත වසරවල තාප විදුලි සිසිලන මොඩියුල, TEC මොඩියුල, ප්ලෙටියර් මොඩියුල වෙළඳපොලේ විශාලතම වර්ධන ලක්ෂ්‍යයකි. ක්‍රියාකාරී සිසිලන පසුපස ක්ලිප් එක බිල්ට්-ඉන් තාප විදුලි මොඩියුල (TEC මොඩියුල) වලින් සමන්විත වන අතර එමඟින් දුරකථනයේ SoC හි උෂ්ණත්වය පරිසර උෂ්ණත්වයට වඩා සෘජුවම මර්දනය කළ හැකි අතර, ක්‍රීඩා කිරීමේදී අඛණ්ඩ ඉහළ කාර්ය සාධන ප්‍රතිදානයක් සහතික කරයි.

ලැප්ටොප් සහ ඩෙස්ක්ටොප් පරිගණක: සමහර ඉහළ මට්ටමේ ලැප්ටොප් සහ ග්‍රැෆික් කාඩ්පත් (NVIDIA RTX 30/40 ශ්‍රේණි යොමු කාඩ්පත් වැනි) මූලික චිප් සිසිල් කිරීමට සහාය වීම සඳහා TEC මොඩියුල, තාප විදුලි මොඩියුල ඒකාබද්ධ කිරීමට උත්සාහ කර ඇත.

දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය සහ දත්ත මධ්‍යස්ථාන

5G/6G දෘශ්‍ය මොඩියුල: අධිවේගී දෘශ්‍ය මොඩියුලවල ඇති ලේසර් (DFB/EML) උෂ්ණත්වයට අතිශයින් සංවේදී වන අතර තරංග ආයාම ස්ථායිතාව සහ සම්ප්‍රේෂණ ගුණාත්මකභාවය සහතික කිරීම සඳහා නිරවද්‍ය නියත උෂ්ණත්වය (සාමාන්‍යයෙන් ±0.5℃ ඇතුළත) සඳහා TEC අවශ්‍ය වේ. දත්ත අනුපාත 800G සහ 1.6T දෙසට පරිණාමය වන විට, TEC මොඩියුල තාප විද්‍යුත් mdoules peltier සිසිලන, peltier මූලද්‍රව්‍ය සඳහා ඉල්ලුම සහ අවශ්‍යතා දෙකම වැඩි වෙමින් පවතී.

දත්ත මධ්‍යස්ථානවල දේශීය සිසිලනය: CPUS සහ GPUS වැනි උණුසුම් ස්ථාන කෙරෙහි අවධානය යොමු කිරීම, ඉලක්කගත වැඩිදියුණු කළ සිසිලනය සඳහා TEC මොඩියුලය භාවිතා කිරීම, දත්ත මධ්‍යස්ථානවල බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව සහ පරිගණක ඝනත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා වන පර්යේෂණ දිශාවන්ගෙන් එකකි.

වාහන ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ

වාහන සවිකර ඇති ලයිඩාර්: ලයිඩාර් හි හර ලේසර් විමෝචකයට ස්ථායී මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වයක් අවශ්‍ය වේ. TEC යනු කටුක වාහන සවිකර ඇති පරිසරයක (-40℃ සිට +105℃ දක්වා) එහි සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වය සහතික කරන ප්‍රධාන අංගයකි.

බුද්ධිමත් නියමු කුටි සහ ඉහළ මට්ටමේ තොරතුරු රසාස්වාදය පද්ධති: වාහන තුළ ඇති චිප් වල ඉහළ යන පරිගණක බලයත් සමඟ, ඒවායේ තාප විසර්ජන ඉල්ලීම් ක්‍රමයෙන් පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සමඟ සමපාත වෙමින් පවතී. TEC මොඩියුලය, TE සිසිලකය අනාගත ඉහළ මට්ටමේ වාහන මාදිලිවල යෙදීමට අපේක්ෂා කෙරේ.

වෛද්‍ය සහ ජීව විද්‍යාවන්

PCR උපකරණ සහ DNA අනුක්‍රමික වැනි අතේ ගෙන යා හැකි වෛද්‍ය උපාංග සඳහා වේගවත් හා නිරවද්‍ය උෂ්ණත්ව චක්‍රයක් අවශ්‍ය වන අතර TEC,peltier මොඩියුලය මූලික උෂ්ණත්ව පාලන අංගය වේ. උපකරණ කුඩා කිරීම සහ අතේ ගෙන යා හැකි ප්‍රවණතාවය ක්ෂුද්‍ර හා කාර්යක්ෂම TEC,peltier සිසිලන යන්ත්‍රය සංවර්ධනය කිරීමට හේතු වී තිබේ.

රූපලාවන්‍ය උපාංග: සමහර ඉහළ මට්ටමේ රූපලාවන්‍ය උපාංග නිරවද්‍ය සීතල සහ උණුසුම් සම්පීඩන කාර්යයන් ලබා ගැනීම සඳහා TEC, පෙල්ටියර් උපාංගයේ පෙල්ටියර් ආචරණය භාවිතා කරයි.

අභ්‍යවකාශ හා විශේෂ පරිසරයන්

අධෝරක්ත අනාවරක සිසිලනය: මිලිටරි, අභ්‍යවකාශ සහ විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ ක්ෂේත්‍රවල, ශබ්දය අඩු කිරීම සඳහා අධෝරක්ත අනාවරක අතිශයින් අඩු උෂ්ණත්වයකට (-80℃ ට අඩු) සිසිල් කළ යුතුය. බහු-අදියර TEC මොඩියුලය, බහු-අදියර පෙල්ටියර් මොඩියුලය, බහු-අදියර තාප විදුලි මොඩියුලය මෙම ඉලක්කය සපුරා ගැනීම සඳහා කුඩා හා ඉතා විශ්වාසදායක විසඳුමකි.

චන්ද්‍රිකා බර පැටවීමේ උෂ්ණත්ව පාලනය: චන්ද්‍රිකා මත නිරවද්‍ය උපකරණ සඳහා ස්ථාවර තාප පරිසරයක් සැපයීම.

මුහුණ දුන් අභියෝග සහ අනාගත අපේක්ෂාවන්

මූලික අභියෝගය: සාම්ප්‍රදායික සම්පීඩක සිසිලනය හා සසඳන විට TEC මොඩියුල පෙල්ටියර් මොඩියුලයේ (තාප විදුලි මොඩියුලය) විශාලතම අඩුපාඩුව ලෙස සාපේක්ෂව අඩු බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව පවතී. එහි තාප විදුලි සිසිලන කාර්යක්ෂමතාව කාර්නොට් චක්‍රයට වඩා බෙහෙවින් අඩුය.

අනාගත දැක්ම

ද්‍රව්‍යමය දියුණුව අවසාන ඉලක්කයයි: කාමර උෂ්ණත්වයට ආසන්නව 3.0 හෝ ඊට වැඩි තාප විද්‍යුත් සුපිරි අගයක් සහිත නව ද්‍රව්‍ය සොයා ගැනීමට හෝ සංස්ලේෂණය කිරීමට හැකි නම් (දැනට, වාණිජ Bi₂Te₃ ආසන්න වශයෙන් 1.0), එය සමස්ත කර්මාන්තයේම විප්ලවයක් ඇති කරනු ඇත.

පද්ධති ඒකාබද්ධතාවය සහ බුද්ධිය: අනාගත තරඟකාරිත්වය "තනි පුද්ගල TEC කාර්ය සාධනය" සිට "TEC+ තාප විසර්ජනය + පාලනය" යන සමස්ත පද්ධති විසඳුමක හැකියාව දක්වා මාරු වනු ඇත. පුරෝකථන උෂ්ණත්ව පාලනය සඳහා AI සමඟ ඒකාබද්ධ වීම ද දිශාවකි.

පිරිවැය අඩු කිරීම සහ වෙළඳපොළට විනිවිද යාම: නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනයේ පරිණතභාවයත් සමඟ, TEC හි පිරිවැය තවදුරටත් පහත වැටෙනු ඇතැයි අපේක්ෂා කරන අතර එමඟින් මධ්‍යම පරාසයේ සහ මහා පරිමාණ වෙළඳපොළවල් වෙත පවා විනිවිද යනු ඇත.

සාරාංශයක් ලෙස, ගෝලීය තාප විදුලි සිසිලන කර්මාන්තය දැනට යෙදුම් මත පදනම් වූ සහ සහයෝගී නවෝත්පාදන සංවර්ධන අවධියක පවතී. මූලික ද්‍රව්‍යවල විප්ලවීය වෙනස්කම් සිදුවී නොමැති වුවද, ඉංජිනේරු තාක්‍ෂණයේ දියුණුව සහ ඉහළ සහ පහළ තාක්‍ෂණයන් සමඟ ගැඹුරු ඒකාබද්ධතාවය හරහා, TEC මොඩියුලය පෙල්ටියර් මොඩියුලය, පෙල්ටියර් සිසිලනය නැගී එන සහ ඉහළ වටිනාකමක් ඇති ක්ෂේත්‍ර ගණනාවක එහි ප්‍රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි ස්ථානය සොයා ගනිමින් ශක්තිමත් ජීව ශක්තිය පෙන්නුම් කරයි.