Самти нави рушди саноати хунуккунии термоэлектрикӣ
Сардкунакҳои термоэлектрикӣ, ки бо номи модулҳои хунуккунии термоэлектрикӣ низ маълуманд, дар соҳаҳои мушаххас бартариҳои ивазнашаванда доранд, зеро онҳо хусусиятҳои худро ба монанди набудани қисмҳои ҳаракаткунанда, назорати дақиқи ҳарорат, андозаи хурд ва эътимоднокии баланд доранд. Дар солҳои охир, дар ин соҳа ягон пешрафти куллӣ ба назар нарасидааст, аммо дар беҳсозии мавод, тарҳрезии система ва васеъ кардани татбиқ пешрафтҳои назаррас ба даст оварда шудаанд.
Дар зер якчанд самтҳои асосии рушди нав оварда шудаанд:
I. Пешрафтҳо дар маводҳо ва дастгоҳҳои асосӣ
Беҳсозии доимии самаранокии маводҳои термоэлектрикӣ
Беҳсозии маводҳои анъанавӣ (дар асоси Bi₂Te₃): Пайвастагиҳои теллурии висмутӣ маводҳои беҳтарин дар ҳарорати хонагӣ боқӣ мемонанд. Самти тадқиқоти кунунӣ ба беҳтар кардани арзиши термоэлектрикии он тавассути равандҳо ба монанди наноандозбандӣ, легиркунӣ ва текстурасозӣ равона шудааст. Масалан, бо роҳи истеҳсоли наносимҳо ва сохторҳои супершабака барои беҳтар кардани парокандагии фонон ва коҳиш додани гузаронандагии гармӣ, самаранокиро бе таъсири назаррас ба гузаронандагии барқӣ беҳтар кардан мумкин аст.
Омӯзиши маводҳои нав: Гарчанде ки ҳанӯз дар миқёси васеъ дастрас нестанд, муҳаққиқон маводҳои наверо ба монанди SnSe, Mg₃Sb₂ ва CsBi₄Te₆, ки метавонанд дар минтақаҳои муайяни ҳароратӣ потенсиали баландтар аз Bi₂Te₃ дошта бошанд, омӯхта истодаанд, ки имконияти пешрафти минбаъдаи фаъолиятро фароҳам меорад.
Навоварӣ дар сохтори дастгоҳ ва раванди ҳамгироӣ
Миниатюризатсия ва ҷамъоварӣ: Барои қонеъ кардани талаботи паҳншавии гармии дастгоҳҳои хурд, ба монанди электроникаи истеъмолӣ (ба монанди клипҳои пушти паҳншавии гармии телефонҳои мобилӣ) ва дастгоҳҳои алоқаи оптикӣ, раванди истеҳсоли micro-TEC (модулҳои хунуккунии микротермоэлектрикӣ, модулҳои термоэлектрикии хурд) торафт мураккабтар мешавад. Истеҳсоли модулҳои пелтье, хунуккунакҳои пелтье, дастгоҳҳои пелтье, дастгоҳҳои термоэлектрикӣ бо андозаи танҳо 1×1 мм ё ҳатто хурдтар имконпазир аст ва онҳоро метавон ба таври чандир ба массивҳо муттаҳид кард, то хунуккунии дақиқи маҳаллӣ ба даст оварда шавад.
Модули чандири TEC (модули пелтье): Ин як мавзӯи доғ аст, ки дар ҳоли рушд аст. Бо истифода аз технологияҳо ба монанди электроникаи чопӣ ва маводҳои чандир, модулҳои ғайриҳамвори TEC, дастгоҳҳои пелтье, ки метавонанд хам ва часпонида шаванд, истеҳсол карда мешаванд. Ин дар соҳаҳо ба монанди дастгоҳҳои электронии пӯшидашаванда ва биотибби маҳаллӣ (масалан, компрессҳои хунуки сайёр) дурнамои васеъ дорад.
Беҳсозии сохтори бисёрсатҳа: Барои сенарияҳое, ки фарқияти бештари ҳароратро талаб мекунанд, модули бисёрмарҳилавии TEC, модулҳои хунуккунии термоэлектрикии бисёрмарҳилавӣ роҳи ҳалли асосӣ боқӣ мемонанд. Пешрафти кунунӣ дар тарроҳии сохторӣ ва равандҳои пайвасткунӣ инъикос ёфтааст, ки ба коҳиш додани муқовимати гармии байнимарҳилавӣ, баланд бардоштани эътимоднокии умумӣ ва фарқияти ҳадди аксар ҳарорат нигаронида шудаанд.
II. Густариши барномаҳо ва роҳҳои ҳалли сатҳи системавӣ
Айни замон ин самти аз ҳама динамикӣ аст, ки дар он таҳаввулоти навро мустақиман мушоҳида кардан мумкин аст.
Таҳаввулоти муштараки технологияи паҳншавии гармии гарм
Омили калидии маҳдудкунандаи кори модули TEC, модули термоэлектрикӣ ва модули Пелтье аксар вақт қобилияти паҳншавии гармӣ дар қисмати гармидиҳӣ мебошад. Беҳтар шудани кори TEC бо рушди технологияи гармкунаки баландсифат мутақобилан тақвият меёбад.
Дар якҷоягӣ бо камераҳои буғии VC/қубурҳои гармӣ: Дар соҳаи электроникаи истеъмолӣ, модули TEC, дастгоҳи Peltier аксар вақт бо камераҳои буғии камераи вакуумӣ якҷоя карда мешавад. Модули TEC, хунуккунандаи Peltier барои фаъолона эҷод кардани минтақаи ҳарорати паст масъул аст, дар ҳоле ки VC гармиро аз нӯги гарми модули TEC, унсури Peltier ба болҳои калонтари паҳнкунии гармӣ самаранок паҳн мекунад ва ҳалли системавии "хунуккунии фаъол + гузаронидани самараноки гармӣ ва хориҷкунӣ"-ро ташкил медиҳад. Ин як тамоюли нав дар модулҳои паҳнкунии гармӣ барои телефонҳои бозӣ ва кортҳои графикии баландсифат аст.
Дар якҷоягӣ бо системаҳои хунуккунии моеъ: Дар соҳаҳо ба монанди марказҳои додаҳо ва лазерҳои пуриқтидор, модули TEC бо системаҳои хунуккунии моеъ якҷоя карда мешавад. Бо истифода аз иқтидори гармии хоси хеле баланди моеъҳо, гармӣ дар нӯги гарми модули термоэлектрикии модули TEC хориҷ карда мешавад ва иқтидори бесобиқаи хунуккунии самаранок ба даст оварда мешавад.
Назорати интеллектуалӣ ва идоракунии самаранокии энергия
Системаҳои муосири хунуккунии термоэлектрикӣ сенсорҳои ҳарорати баландсифат ва контроллерҳои PID/PWM-ро бештар муттаҳид мекунанд. Бо танзими ҷараёни вурудӣ/шиддати модули термоэлектрикӣ, модули TEC, модули Пелтиер дар вақти воқеӣ тавассути алгоритмҳо, устувории ҳароратро ±0.1℃ ё ҳатто баландтар ба даст овардан мумкин аст, дар ҳоле ки аз пуркунии аз ҳад зиёд ва ларзиш пешгирӣ карда, энергияро сарфа мекунад.
Реҷаи кори импулсӣ: Барои баъзе барномаҳо, истифодаи манбаи импулсии барқ ба ҷои манбаи доимии барқ метавонад ба талаботи хунуккунии фаврӣ ҷавобгӯ бошад ва дар айни замон истеъмоли умумии энергияро ба таври назаррас коҳиш диҳад ва бори гармиро мувозинат кунад.
III. Соҳаҳои татбиқи рушдёбанда ва босуръат рушдёбанда
Паҳншавии гармӣ барои электроникаи маишӣ
Телефонҳои бозӣ ва лавозимоти варзиши электронӣ: Ин яке аз бузургтарин нуқтаҳои рушд дар бозори модулҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, модулҳои TEC, модулҳои плетиер дар солҳои охир мебошад. Клипи қафои хунуккунии фаъол бо модулҳои термоэлектрикии дарунсохт (модулҳои TEC) муҷаҳҳаз шудааст, ки метавонад ҳарорати SoC-и телефонро мустақиман аз ҳарорати муҳити атроф пасттар кунад ва ҳангоми бозӣ самаранокии пайвастаро таъмин кунад.
Ноутбукҳо ва компютерҳои рӯимизӣ: Баъзе ноутбукҳо ва кортҳои графикии баландсифат (масалан, кортҳои истинодии силсилаи NVIDIA RTX 30/40) кӯшиши муттаҳид кардани модулҳои TEC ва модулҳои термоэлектрикиро барои кӯмак дар хунук кардани чипҳои аслӣ оғоз кардаанд.
Марказҳои алоқаи оптикӣ ва додаҳо
Модулҳои оптикии 5G/6G: Лазерҳо (DFB/EML) дар модулҳои оптикии баландсуръат ба ҳарорат хеле ҳассосанд ва барои таъмини устувории дарозии мавҷ ва сифати интиқол ба TEC барои ҳарорати доимии дақиқ (одатан дар ҳудуди ±0.5℃) ниёз доранд. Бо тағйир ёфтани суръати маълумот ба самти 800G ва 1.6T, талабот ва талабот ба модулҳои термоэлектрикии TEC, хунуккунакҳои Peltier, унсурҳои Peltier, ҳарду афзоиш меёбанд.
Сардшавии маҳаллӣ дар марказҳои додаҳо: Тамаркуз ба нуқтаҳои гарм ба монанди CPUS ва GPUS, истифодаи модули TEC барои сардкунии мақсадноки беҳтаршуда яке аз самтҳои таҳқиқот барои беҳтар кардани самаранокии энергия ва зичии ҳисоббарорӣ дар марказҳои додаҳо мебошад.
Электроникаи автомобилӣ
Лидари насбшуда дар мошин: Эмиттери лазерии аслии лидар ҳарорати устувори кориро талаб мекунад. TEC ҷузъи калидӣ мебошад, ки кори муқаррарии онро дар муҳити сахти насбшуда дар мошин (-40℃ то +105℃) таъмин мекунад.
Кокпитҳои интеллектуалӣ ва системаҳои иттилоотӣ-фароғатии сатҳи баланд: Бо афзоиши қудрати ҳисоббарории чипҳои дохили мошин, талаботи онҳо ба парокандагии гармӣ тадриҷан бо талаботи электроникаи истеъмолӣ мувофиқат мекунад. Интизор меравад, ки модули TEC, хунуккунандаи TE дар моделҳои ояндаи мошинҳои сатҳи баланд истифода шавад.
Илмҳои тиббӣ ва ҳаётӣ
Дастгоҳҳои тиббии сайёр, ба монанди асбобҳои PCR ва секвенсерҳои ДНК, ба даврзании зуд ва дақиқи ҳарорат ниёз доранд ва модули TEC, Peltier ҷузъи асосии назорати ҳарорат мебошад. Тамоюли миниатюризатсия ва сайёр будани таҷҳизот рушди TEC, хунуккунакҳои хурд ва самараноки Peltier-ро ба вуҷуд овардааст.
Дастгоҳҳои зебоӣ: Баъзе дастгоҳҳои зебоии баландсифат аз эффекти Пелтьеи TEC, дастгоҳи Пелтье, барои ноил шудан ба вазифаҳои дақиқи компрессории хунук ва гарм истифода мебаранд.
Аэрокосмос ва муҳитҳои махсус
Сардшавии детекторҳои инфрасурх: Дар соҳаҳои низомӣ, кайҳонӣ ва тадқиқоти илмӣ, детекторҳои инфрасурх бояд то ҳарорати хеле паст (масалан, аз -80℃ пасттар) хунук карда шаванд, то садоро кам кунанд. Модули бисёрмарҳилавии TEC, модули бисёрмарҳилавии Пелтиер, модули термоэлектрикии бисёрмарҳилавӣ як роҳи ҳалли миниатюрӣ ва хеле боэътимод барои ноил шудан ба ин ҳадаф мебошанд.
Назорати ҳарорати боркунии моҳвораӣ: Таъмини муҳити гармии устувор барои асбобҳои дақиқ дар моҳвораҳо.
Iv. Мушкилоти рӯбарӯ ва дурнамои оянда
Мушкилоти асосӣ: Самаранокии нисбатан пасти энергия камбудии бузургтарини модули TEC Peltier (модули термоэлектрикӣ) дар муқоиса бо хунуккунии анъанавии компрессор боқӣ мемонад. Самаранокии хунуккунии термоэлектрикии он нисбат ба давраи Карно хеле пасттар аст.
Назари оянда
Ҳадафи ниҳоӣ дар соҳаи мавод ин кашф ё синтез кардани маводҳои нав бо арзиши бартарии термоэлектрикӣ дар ҳарорати хонагӣ 3.0 ё баландтар аст (дар айни замон, Bi₂Te₃-и тиҷоратӣ тақрибан 1.0 аст), ин дар тамоми соҳа инқилоб ба вуҷуд меорад.
Ҳамгироии система ва зеҳн: Рақобати оянда бештар аз "фаъолияти инфиродии TEC" ба қобилияти ҳалли умумии системавии "TEC+ парокандагии гармӣ + назорат" табдил хоҳад ёфт. Якҷоя кардан бо зеҳни сунъӣ барои назорати пешгӯии ҳарорат низ як самт аст.
Кам кардани хароҷот ва воридшавӣ ба бозор: Бо рушди равандҳои истеҳсолӣ ва истеҳсоли миқёси калон, интизор меравад, ки хароҷоти TEC минбаъд коҳиш ёбад ва бо ин васила ба бозорҳои миёна ва ҳатто оммавӣ ворид шавад.
Хулоса, саноати сардкунакҳои термоэлектрикӣ дар айни замон дар марҳилаи рушди инноватсионии амалӣ ва ҳамкорӣ қарор дорад. Гарчанде ки дар маводҳои асосӣ тағйироти инқилобӣ ба амал наомадааст, тавассути пешрафти технологияи муҳандисӣ ва ҳамгироии амиқ бо технологияҳои болооб ва поёноб, модули TEC Peltier, сардкунаки Peltier мавқеи ивазнашавандаи худро дар шумораи афзояндаи соҳаҳои нав ва арзишманд пайдо мекунад ва ҳаёти пурқувватро нишон медиҳад.
Вақти нашр: 30 октябри соли 2025
