థర్మోఎలెక్ట్రిక్ శీతలీకరణ పరిశ్రమ అభివృద్ధిలో కొత్త దిశ.

థర్మోఎలెక్ట్రిక్ శీతలీకరణ పరిశ్రమ అభివృద్ధిలో కొత్త దిశ.

థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలింగ్ మాడ్యూల్స్ అని కూడా పిలువబడే థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలర్లు, కదిలే భాగాలు లేకపోవడం, ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ, చిన్న పరిమాణం మరియు అధిక విశ్వసనీయత వంటి వాటి లక్షణాల కారణంగా నిర్దిష్ట రంగాలలో భర్తీ చేయలేని ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఈ రంగంలో ప్రాథమిక పదార్థాలలో ఎటువంటి విఘాతం కలిగించే పురోగతి లేదు, కానీ మెటీరియల్ ఆప్టిమైజేషన్, సిస్టమ్ డిజైన్ మరియు అప్లికేషన్ విస్తరణలో గణనీయమైన పురోగతి సాధించబడింది.

ఈ క్రిందివి అనేక ప్రధాన కొత్త అభివృద్ధి దిశలు:

I. కోర్ మెటీరియల్స్ మరియు పరికరాలలో పురోగతి

థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల పనితీరు యొక్క నిరంతర ఆప్టిమైజేషన్

సాంప్రదాయ పదార్థాల ఆప్టిమైజేషన్ (Bi₂Te₃-ఆధారిత) : గది ఉష్ణోగ్రత దగ్గర బిస్మత్ టెల్లూరియం సమ్మేళనాలు ఉత్తమంగా పనిచేసే పదార్థాలుగా మిగిలిపోయాయి. నానోసైజింగ్, డోపింగ్ మరియు టెక్స్చరింగ్ వంటి ప్రక్రియల ద్వారా దాని థర్మోఎలెక్ట్రిక్ మెరిట్ విలువను మరింత పెంచడంపై ప్రస్తుత పరిశోధన దృష్టి ఉంది. ఉదాహరణకు, ఫోనాన్ స్కాటరింగ్‌ను పెంచడానికి మరియు ఉష్ణ వాహకతను తగ్గించడానికి నానోవైర్లు మరియు సూపర్‌లాటిస్ నిర్మాణాలను తయారు చేయడం ద్వారా, విద్యుత్ వాహకతను గణనీయంగా ప్రభావితం చేయకుండా సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచవచ్చు.

కొత్త పదార్థాల అన్వేషణ: పెద్ద ఎత్తున ఇంకా వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో లేనప్పటికీ, పరిశోధకులు SnSe, Mg₃Sb₂, మరియు CsBi₄Te₆ వంటి కొత్త పదార్థాలను అన్వేషిస్తున్నారు, ఇవి నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత మండలాల్లో Bi₂Te₃ కంటే ఎక్కువ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు, భవిష్యత్తులో పనితీరులో పెరుగుదలకు అవకాశం కల్పిస్తాయి.

పరికర నిర్మాణం మరియు ఏకీకరణ ప్రక్రియలో ఆవిష్కరణ

సూక్ష్మీకరణ మరియు అమరిక: కన్స్యూమర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ (మొబైల్ ఫోన్ హీట్ డిస్సిపేషన్ బ్యాక్ క్లిప్‌లు వంటివి) మరియు ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ పరికరాల వంటి సూక్ష్మ-పరికరాల ఉష్ణ డిస్సిపేషన్ అవసరాలను తీర్చడానికి, మైక్రో-TEC (మైక్రో థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలింగ్ మాడ్యూల్స్, మినీయేచర్ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ మాడ్యూల్స్) తయారీ ప్రక్రియ మరింత అధునాతనంగా మారుతోంది. పెల్టియర్ మాడ్యూల్స్, పెల్టియర్ కూలర్లు, పెల్టియర్ పరికరాలు, 1×1 మిమీ లేదా అంతకంటే చిన్న పరిమాణంలో ఉన్న థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పరికరాలను తయారు చేయడం సాధ్యమవుతుంది మరియు ఖచ్చితమైన స్థానిక శీతలీకరణను సాధించడానికి వాటిని శ్రేణులలో సరళంగా విలీనం చేయవచ్చు.

ఫ్లెక్సిబుల్ TEC మాడ్యూల్ (పెల్టియర్ మాడ్యూల్): ఇది ఇప్పుడు చర్చనీయాంశంగా మారుతోంది. ప్రింటెడ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఫ్లెక్సిబుల్ మెటీరియల్స్ వంటి సాంకేతిక పరిజ్ఞానాలను ఉపయోగించడం ద్వారా, నాన్-ప్లానర్ TEC మాడ్యూల్స్, వంగి మరియు కట్టుబడి ఉండే పెల్టియర్ పరికరాలు తయారు చేయబడతాయి. ధరించగలిగే ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు స్థానిక బయోమెడిసిన్ (పోర్టబుల్ కోల్డ్ కంప్రెసెస్ వంటివి) వంటి రంగాలలో దీనికి విస్తృత అవకాశాలు ఉన్నాయి.

బహుళ-స్థాయి నిర్మాణ ఆప్టిమైజేషన్: ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం అవసరమయ్యే దృశ్యాలకు, బహుళ-దశ TEC మాడ్యూల్, బహుళ దశ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలింగ్ మాడ్యూల్స్ ప్రాథమిక పరిష్కారంగా మిగిలిపోయాయి. ప్రస్తుత పురోగతి నిర్మాణ రూపకల్పన మరియు బంధన ప్రక్రియలలో ప్రతిబింబిస్తుంది, అంతర్-దశ ఉష్ణ నిరోధకతను తగ్గించడం, మొత్తం విశ్వసనీయత మరియు గరిష్ట ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాన్ని పెంచడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.

Ii. సిస్టమ్-స్థాయి అప్లికేషన్లు మరియు పరిష్కారాల విస్తరణ

ఇది ప్రస్తుతం అత్యంత డైనమిక్ రంగం, ఇక్కడ కొత్త పరిణామాలను ప్రత్యక్షంగా గమనించవచ్చు.

హాట్-ఎండ్ హీట్ డిస్సిపేషన్ టెక్నాలజీ యొక్క సహ-పరిణామం

TEC మాడ్యూల్, థర్మోఎలక్ట్రిక్ మాడ్యూల్, పెల్టియర్ మాడ్యూల్ పనితీరును పరిమితం చేసే ముఖ్య అంశం తరచుగా హాట్ ఎండ్ వద్ద ఉష్ణ వెదజల్లే సామర్థ్యం. అధిక సామర్థ్యం గల హీట్ సింక్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధితో TEC పనితీరు మెరుగుదల పరస్పరం బలోపేతం అవుతోంది.

VC వేపర్ చాంబర్లు/హీట్ పైపులతో కలిపి: వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్ రంగంలో, TEC మాడ్యూల్, పెల్టియర్ పరికరం తరచుగా వాక్యూమ్ చాంబర్ వేపర్ చాంబర్లతో కలిపి ఉంటుంది. TEC మాడ్యూల్, పెల్టియర్ కూలర్ తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత జోన్‌ను చురుకుగా సృష్టించడానికి బాధ్యత వహిస్తుంది, అయితే VC TEC మాడ్యూల్, పెల్టియర్ ఎలిమెంట్ యొక్క హాట్ ఎండ్ నుండి పెద్ద హీట్ డిస్సిపేషన్ ఫిన్‌లకు వేడిని సమర్థవంతంగా వ్యాప్తి చేస్తుంది, "యాక్టివ్ కూలింగ్ + ఎఫెక్టివ్ హీట్ కండక్షన్ మరియు రిమూవల్" యొక్క సిస్టమ్ సొల్యూషన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. గేమింగ్ ఫోన్‌లు మరియు హై-ఎండ్ గ్రాఫిక్స్ కార్డ్‌ల కోసం హీట్ డిస్సిపేషన్ మాడ్యూళ్లలో ఇది కొత్త ట్రెండ్.

ద్రవ శీతలీకరణ వ్యవస్థలతో కలిపి: డేటా సెంటర్లు మరియు అధిక-శక్తి లేజర్‌ల వంటి రంగాలలో, TEC మాడ్యూల్ ద్రవ శీతలీకరణ వ్యవస్థలతో కలిపి ఉంటుంది. ద్రవాల యొక్క అత్యంత అధిక నిర్దిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని సద్వినియోగం చేసుకోవడం ద్వారా, TEC మాడ్యూల్ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ మాడ్యూల్ యొక్క వేడి చివర వద్ద వేడి తొలగించబడుతుంది, ఇది అపూర్వమైన సమర్థవంతమైన శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని సాధిస్తుంది.

తెలివైన నియంత్రణ మరియు శక్తి సామర్థ్య నిర్వహణ

ఆధునిక థర్మోఎలక్ట్రిక్ శీతలీకరణ వ్యవస్థలు అధిక-ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లు మరియు PID/PWM కంట్రోలర్‌లను అనుసంధానిస్తున్నాయి. అల్గారిథమ్‌ల ద్వారా థర్మోఎలక్ట్రిక్ మాడ్యూల్, TEC మాడ్యూల్, పెల్టియర్ మాడ్యూల్ యొక్క ఇన్‌పుట్ కరెంట్/వోల్టేజ్‌ను నిజ సమయంలో సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, ±0.1℃ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వాన్ని సాధించవచ్చు, అదే సమయంలో ఓవర్‌ఛార్జ్ మరియు డోలనాన్ని నివారించి శక్తిని ఆదా చేయవచ్చు.

పల్స్ ఆపరేషన్ మోడ్: కొన్ని అప్లికేషన్లకు, నిరంతర విద్యుత్ సరఫరాకు బదులుగా పల్స్ విద్యుత్ సరఫరాను ఉపయోగించడం వలన తక్షణ శీతలీకరణ అవసరాలను తీర్చవచ్చు, అదే సమయంలో మొత్తం శక్తి వినియోగాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది మరియు ఉష్ణ భారాన్ని సమతుల్యం చేస్తుంది.

III. ఉద్భవిస్తున్న మరియు అధిక-వృద్ధి అనువర్తన రంగాలు

వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్ కోసం వేడి వెదజల్లడం

గేమింగ్ ఫోన్లు మరియు ఇ-స్పోర్ట్స్ ఉపకరణాలు: ఇటీవలి సంవత్సరాలలో థర్మోఎలక్ట్రిక్ కూలింగ్ మాడ్యూల్స్, TEC మాడ్యూల్స్, ప్లెటియర్ మాడ్యూల్స్ మార్కెట్‌లో ఇది అతిపెద్ద వృద్ధి పాయింట్లలో ఒకటి. యాక్టివ్ కూలింగ్ బ్యాక్ క్లిప్ అంతర్నిర్మిత థర్మోఎలక్ట్రిక్ మాడ్యూల్స్ (TEC మాడ్యూల్స్) తో అమర్చబడి ఉంటుంది, ఇది ఫోన్ యొక్క SoC ఉష్ణోగ్రతను పరిసర ఉష్ణోగ్రత కంటే నేరుగా అణచివేయగలదు, గేమింగ్ సమయంలో నిరంతర అధిక-పనితీరు అవుట్‌పుట్‌ను నిర్ధారిస్తుంది.

ల్యాప్‌టాప్‌లు మరియు డెస్క్‌టాప్‌లు: కొన్ని హై-ఎండ్ ల్యాప్‌టాప్‌లు మరియు గ్రాఫిక్స్ కార్డ్‌లు (NVIDIA RTX 30/40 సిరీస్ రిఫరెన్స్ కార్డ్‌లు వంటివి) కోర్ చిప్‌లను చల్లబరచడంలో సహాయపడటానికి TEC మాడ్యూల్స్, థర్మోఎలక్ట్రిక్ మాడ్యూల్స్‌ను ఏకీకృతం చేయడానికి ప్రయత్నించడం ప్రారంభించాయి.

ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ మరియు డేటా సెంటర్లు

5G/6G ఆప్టికల్ మాడ్యూల్స్: హై-స్పీడ్ ఆప్టికల్ మాడ్యూల్స్‌లోని లేజర్‌లు (DFB/EML) ఉష్ణోగ్రతకు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి మరియు తరంగదైర్ఘ్యం స్థిరత్వం మరియు ప్రసార నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి ఖచ్చితమైన స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత (సాధారణంగా ±0.5℃ లోపల) కోసం TEC అవసరం. డేటా రేట్లు 800G మరియు 1.6T వైపు అభివృద్ధి చెందుతున్నప్పుడు, TEC మాడ్యూల్స్ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ mdoules పెల్టియర్ కూలర్లు, పెల్టియర్ ఎలిమెంట్స్ కోసం డిమాండ్ మరియు అవసరాలు రెండూ పెరుగుతున్నాయి.

డేటా సెంటర్లలో స్థానిక శీతలీకరణ: CPUS మరియు GPUS వంటి హాట్‌స్పాట్‌లపై దృష్టి సారించడం, లక్ష్య మెరుగైన శీతలీకరణ కోసం TEC మాడ్యూల్‌ను ఉపయోగించడం అనేది డేటా సెంటర్లలో శక్తి సామర్థ్యం మరియు కంప్యూటింగ్ సాంద్రతను మెరుగుపరచడానికి పరిశోధన దిశలలో ఒకటి.

ఆటోమోటివ్ ఎలక్ట్రానిక్స్

వాహనంపై అమర్చబడిన లిడార్: లిడార్ యొక్క కోర్ లేజర్ ఉద్గారిణికి స్థిరమైన ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత అవసరం. కఠినమైన వాహనంపై అమర్చబడిన వాతావరణంలో (-40℃ నుండి +105℃) దాని సాధారణ ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారించే కీలకమైన భాగం TEC.

తెలివైన కాక్‌పిట్‌లు మరియు హై-ఎండ్ ఇన్ఫోటైన్‌మెంట్ సిస్టమ్‌లు: వాహనంలోని చిప్‌ల కంప్యూటింగ్ శక్తి పెరుగుతున్నందున, వాటి వేడి వెదజల్లే డిమాండ్లు క్రమంగా వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్‌తో సమలేఖనం అవుతున్నాయి. భవిష్యత్తులో హై-ఎండ్ వాహన మోడళ్లలో TEC మాడ్యూల్, TE కూలర్‌ను వర్తింపజేయాలని భావిస్తున్నారు.

వైద్య మరియు జీవ శాస్త్రాలు

PCR సాధనాలు మరియు DNA సీక్వెన్సర్‌ల వంటి పోర్టబుల్ వైద్య పరికరాలకు వేగవంతమైన మరియు ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత సైక్లింగ్ అవసరం మరియు TEC, పెల్టియర్ మాడ్యూల్ ప్రధాన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ భాగం. పరికరాల సూక్ష్మీకరణ మరియు పోర్టబిలిటీ ధోరణి సూక్ష్మ మరియు సమర్థవంతమైన TEC, పెల్టియర్ కూలర్ అభివృద్ధిని నడిపించింది.

బ్యూటీ పరికరాలు: కొన్ని హై-ఎండ్ బ్యూటీ పరికరాలు ఖచ్చితమైన కోల్డ్ మరియు హాట్ కంప్రెస్ ఫంక్షన్లను సాధించడానికి TEC, పెల్టియర్ పరికరం యొక్క పెల్టియర్ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించుకుంటాయి.

అంతరిక్షం మరియు ప్రత్యేక వాతావరణాలు

ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్టర్ శీతలీకరణ: సైనిక, అంతరిక్ష మరియు శాస్త్రీయ పరిశోధన రంగాలలో, శబ్దాన్ని తగ్గించడానికి ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్టర్‌లను చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు (-80℃ కంటే తక్కువ) చల్లబరచాలి. మల్టీ-స్టేజ్ TEC మాడ్యూల్, మల్టీ-స్టేజ్ పెల్టియర్ మాడ్యూల్, మల్టీ-స్టేజ్ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ మాడ్యూల్ ఈ లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి ఒక సూక్ష్మీకరించబడిన మరియు అత్యంత నమ్మదగిన పరిష్కారం.

ఉపగ్రహ పేలోడ్ ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ: ఉపగ్రహాలపై ఖచ్చితమైన పరికరాలకు స్థిరమైన ఉష్ణ వాతావరణాన్ని అందించడం.

Iv. ఎదుర్కొన్న సవాళ్లు మరియు భవిష్యత్తు అవకాశాలు

ప్రధాన సవాలు: సాంప్రదాయ కంప్రెసర్ శీతలీకరణతో పోలిస్తే TEC మాడ్యూల్ పెల్టియర్ మాడ్యూల్ (థర్మోఎలక్ట్రిక్ మాడ్యూల్) యొక్క అతి పెద్ద లోపం సాపేక్షంగా తక్కువ శక్తి సామర్థ్యం. దీని థర్మోఎలక్ట్రిక్ శీతలీకరణ సామర్థ్యం కార్నోట్ చక్రం కంటే చాలా తక్కువ.

భవిష్యత్తు దృక్పథం

పదార్థ పురోగతి అంతిమ లక్ష్యం: గది ఉష్ణోగ్రతకు దగ్గరగా 3.0 లేదా అంతకంటే ఎక్కువ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ సుపీరియారిటీ విలువ కలిగిన కొత్త పదార్థాలను కనుగొనగలిగితే లేదా సంశ్లేషణ చేయగలిగితే (ప్రస్తుతం, వాణిజ్య Bi₂Te₃ సుమారు 1.0), అది మొత్తం పరిశ్రమలోనే విప్లవాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది.

సిస్టమ్ ఇంటిగ్రేషన్ మరియు మేధస్సు: భవిష్యత్ పోటీ "వ్యక్తిగత TEC పనితీరు" నుండి "TEC+ ఉష్ణ విసర్జన + నియంత్రణ" యొక్క మొత్తం సిస్టమ్ పరిష్కారం యొక్క సామర్థ్యానికి మారుతుంది. అంచనా వేసే ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ కోసం AIతో కలపడం కూడా ఒక దిశ.

ఖర్చు తగ్గింపు మరియు మార్కెట్ వ్యాప్తి: తయారీ ప్రక్రియలు మరియు పెద్ద-స్థాయి ఉత్పత్తి పరిపక్వతతో, TEC ఖర్చులు మరింత తగ్గుతాయని భావిస్తున్నారు, తద్వారా మరింత మధ్యస్థ-శ్రేణి మరియు సామూహిక మార్కెట్లలోకి చొచ్చుకుపోతాయి.

సారాంశంలో, ప్రపంచ థర్మోఎలక్ట్రిక్ కూలర్ పరిశ్రమ ప్రస్తుతం అప్లికేషన్-ఆధారిత మరియు సహకార ఆవిష్కరణ అభివృద్ధి దశలో ఉంది. ప్రాథమిక పదార్థాలలో ఎటువంటి విప్లవాత్మక మార్పులు లేనప్పటికీ, ఇంజనీరింగ్ సాంకేతికత పురోగతి మరియు అప్‌స్ట్రీమ్ మరియు డౌన్‌స్ట్రీమ్ సాంకేతికతలతో లోతైన ఏకీకరణ ద్వారా, TEC మాడ్యూల్ పెల్టియర్ మాడ్యూల్, పెల్టియర్ కూలర్ పెరుగుతున్న సంఖ్యలో ఉద్భవిస్తున్న మరియు అధిక-విలువ రంగాలలో దాని భర్తీ చేయలేని స్థానాన్ని కనుగొంటోంది, బలమైన శక్తిని ప్రదర్శిస్తోంది.