دستگاه ترموالکتریک ابتکاری با قدرت بالا که انقلابی در سیستم خنک کننده در الکترونیک نسل بعدی ایجاد می کند.

محققان ایالت پن یک خنک کننده ترموالکتریک ساخته اند که به طور قابل توجهی قدرت خنک کننده و کارایی را برای وسایل الکترونیکی پرقدرت آینده بهبود می بخشد. این دستگاه از آلیاژهای نیمه هوسلر و فرآیند بازپخت منحصربه‌فرد برای ایجاد چگالی قدرت خنک‌کننده و تحرک حامل استفاده می‌کند.

خنک کننده ترموالکتریک انقلابی برای الکترونیک نسل بعدی

توسعه وسایل الکترونیکی پرقدرت آینده که دارای اجزای کوچکتر و در عین حال قدرتمندتر است، نیازمند راه حل های خنک کننده نوآورانه است.

محققان معتقدند این پیشرفت می تواند در مدیریت گرما در الکترونیک پرقدرت آینده موثر باشد.

Bed Poudel، استاد پژوهشی در گروه علوم و مهندسی مواد در Penn State، نسبت به کاربردهای آینده دستگاه ابراز خوش بینی کرد. او گفت: «مواد جدید ما می‌تواند دستگاه‌های ترموالکتریک را با چگالی توان خنک‌کننده بسیار بالا ارائه دهد. ما توانستیم نشان دهیم که این دستگاه جدید نه تنها می تواند از نظر اقدامات فنی اقتصادی رقابتی باشد، بلکه عملکرد بهتری از ماژول های خنک کننده ترموالکتریک فعلی دارد. نسل جدید الکترونیک از این پیشرفت سود خواهد برد.»

کولرهای ترموالکتریک: مکانیسم و چالش

کولرهای ترموالکتریک با انتقال گرما از یک طرف دستگاه به طرف دیگر با استفاده از برق کار می کنند. این فرآیند منجر به یک ماژول با دو طرف سرد و گرم می شود. با قرار دادن قسمت سرد بر روی قطعات الکترونیکی مولد گرما مانند دیودهای لیزر یا ریزپردازنده ها، گرمای اضافی را می توان پمپ کرد و به طور موثر دما را کنترل کرد. با این حال، از آنجایی که این قطعات همچنان قدرتمندتر می شوند، خنک کننده های ترموالکتریک نیز نیاز به دفع گرمای بیشتری دارند.

پرداختن به چالش های خنک کننده ترموالکتریک

شاشانک پریا، معاون پژوهشی دانشگاه مینه‌سوتا و یکی از نویسندگان مقاله، قابلیت‌های دستگاه جدید را روشن کرد. وی اظهار داشت: «این دو چالش از سه چالش بزرگ در ساخت دستگاه های خنک کننده ترموالکتریک را حل می کند. اولاً، می تواند چگالی توان خنک کنندگی بالایی با COP بالا ارائه دهد. این بدان معناست که مقدار کمی الکتریسیته می تواند گرمای زیادی را پمپاژ کند. دوم، برای لیزر پرقدرت یا کاربردهایی که نیاز به گرمای موضعی زیادی برای حذف از یک منطقه کوچک دارند، این می تواند راه حل بهینه را ارائه دهد.

فرآیند آنیلینگ و اثرات آن

فرآیند بازپخت همچنین به طور قابل توجهی اندازه دانه مواد را افزایش داد و منجر به مرزهای دانه کمتر شد – مناطقی در یک ماده که در آن ساختارهای کریستالی به هم می رسند و هدایت الکتریکی یا حرارتی را کاهش می دهند.

Wenjie Li، استادیار پژوهشی در دپارتمان علوم و مهندسی مواد در ایالت پن، این دگرگونی را توضیح داد: «به طور کلی، مواد نیمه هوسلر اندازه دانه بسیار کوچکی دارند – دانه‌هایی در اندازه نانو. از طریق این فرآیند بازپخت، می‌توانیم رشد دانه‌ها را از مقیاس نانو به مقیاس میکرو کنترل کنیم – اختلاف سه مرتبه بزرگی.

کاهش مرزهای دانه و سایر نقص ها به طور قابل توجهی تحرک حامل ماده را افزایش داد… و بر نحوه حرکت الکترون ها از طریق آن تأثیر گذاشت که منجر به ضریب توان بالاتر شد. این ضریب قدرت به ویژه در کاربردهای خنک کننده الکترونیکی بسیار مهم است زیرا حداکثر چگالی توان خنک کننده را تعیین می کند.

کاربردهای مدیریت حرارتی بالا و پیامدهای آینده

لی ارتباط درباره وسایل الکترونیکی پرقدرت آینده بیشتر توضیح داد… و اظهار داشت: «به عنوان مثال، در خنک‌کننده دیود لیزر، مقدار قابل توجهی گرما در یک منطقه بسیار کوچک تولید می‌شود و برای عملکرد بهینه دستگاه باید در دمای مشخصی نگهداری شود. این آینده روشنی برای مدیریت حرارتی بالای محلی دارد.”

برای دیدن محصولات میتوانید به سایت اینترنتی YASASTORE مراجعه فرمایید.