新しいハイパワーサーモエレクトリックデバイスが次世代エレクトロニクスの冷却を可能にするかもしれない(New high-power thermoelectric device may provide cooling in next-gen electronics)

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2023-07-13 ペンシルベニア州立大学(PennState)

◆ペンシルベニア州立大学の研究者たちは、新しい熱電クーラーを開発し、現行の商業用ユニットよりも冷却能力と効率を大幅に向上させたと発表しました。この技術は、将来の高出力電子機器における熱制御に役立つ可能性があります。
◆新しいデバイスは、特別な特性を持つ材料を使用し、特殊な加熱冷却過程を経て作られました。これにより、欠陥が取り除かれ、材料の電気および熱伝導性が向上しました。研究者たちは、この技術が小型化され、高出力で動作するマイクロエレクトロニクスにおける熱管理の課題に対処する可能性があると述べています。

<関連情報>

ハーフホイスラー合金が新たな高出力密度熱電冷却材料になる Half-Heusler alloys as emerging high power density thermoelectric cooling materials

Hangtian Zhu,Wenjie Li,Amin Nozariasbmarz,Na Liu,Yu Zhang,Shashank Priya & Bed Poudel
Nature Communications  Published:06 June 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-38446-0

figure 1

Abstract

To achieve optimal thermoelectric performance, it is crucial to manipulate the scattering processes within materials to decouple the transport of phonons and electrons. In half-Heusler (hH) compounds, selective defect reduction can significantly improve performance due to the weak electron-acoustic phonon interaction. This study utilized Sb-pressure controlled annealing process to modulate the microstructure and point defects of Nb0.55Ta0.40Ti0.05FeSb compound, resulting in a 100% increase in carrier mobility and a maximum power factor of 78 µW cm−1 K−2, approaching the theoretical prediction for NbFeSb single crystal. This approach yielded the highest average zT of ~0.86 among hH in the temperature range of 300-873 K. The use of this material led to a 210% enhancement in cooling power density compared to Bi2Te3-based devices and a conversion efficiency of 12%. These results demonstrate a promising strategy for optimizing hH materials for near-room-temperature thermoelectric applications.

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0703金属材料
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