Ջերմաէլեկտրական նյութերի կիրառումը առաջատար ոլորտներում արագ զարգանում է՝ պայմանավորված նյութագիտության ոլորտում տեղի ունեցող փոխակերպող առաջընթացներով։

Նորարարական ջերմաէլեկտրական նյութերի կիրառումը առաջատար ոլորտներում արագ զարգանում է՝ պայմանավորված նյութագիտության ոլորտում տեղի ունեցող վերափոխող առաջընթացներով։ Հատկանշական է, որ ճկունության և մանրացման սիներգետիկ ինտեգրացիան ազատագրել է ջերմաէլեկտրական սառեցման տեխնոլոգիաները ավանդական կոշտ ճարտարապետությունների սահմանափակումներից, այդպիսով բացելով նոր կիրառման սահմաններ բազմաթիվ բարձր տեխնոլոգիական ոլորտներում։

Ճկուն էլեկտրոնային մաշկ և առողջապահական կիրառություններ

Անօրգանական ճկուն ջերմաէլեկտրական նյութերի՝ ինչպիսիք են բիսմութի թելուրիդ (Bi₂Te₃) հիմքով կոմպոզիտները և արծաթի քաղկոգենիդները, ի հայտ գալը հաղթահարել է բարձր ջերմաէլեկտրական կատարողականության և մեխանիկական դեֆորմացման ունակության միջև երկարատև փոխզիջումը։

Միկրոմասշտաբային տաք կետերի մեղմացում. Գերբարակ Bi₂Te₃-ի վրա հիմնված ջերմաէլեկտրական սառեցուցիչները, ջերմաէլեկտրական սառեցման մոդուլները (Պելտիեի մոդուլներ), նվազագույն մուտքային հոսանքի (օրինակ՝ 84 մԱ) դեպքում հասնում են 10°C-ից ավելի ջերմաստիճանի նվազման՝ մոտավորապես 25 մկվրկ բացառիկ արագ ջերմային արձագանքման ժամանակով: Սա հնարավորություն է տալիս ճշգրիտ, տեղայնացված ջերմային կառավարում իրականացնել բարձր հզորության խտության ինտեգրալ սխեմաների համար, դրանով իսկ բարձրացնելով չիպի հուսալիությունը և շահագործման կայունությունը:

Կրելի և իմպլանտացվող բժշկական սարքեր. Կենսաբանական հյուսվածքներին կոնֆորմալ կպչունության շնորհիվ՝ էլեկտրոնային մաշկի նման, ճկուն ջերմաէլեկտրական սարքերը՝ պելտիե սարքերը (ջերմաէլեկտրական մոդուլները), կատարում են կրկնակի գործառույթ՝ (i) ջերմային էներգիա են հավաքում մարմին-շրջապատ գրադիենտներից՝ գերցածր հզորության կենսաբժշկական սենսորներ (օրինակ՝ սրտի անընդհատ զարկերակի մոնիտորներ) սնուցելու համար, և (ii) հնարավորություն են տալիս բարձր ճշգրտությամբ, տարածականորեն լուծված ջերմային զգայունություն կիրառել տեղայնացված բորբոքման վաղ հայտնաբերման, ծայրամասային արյան պերֆուզիայի անոմալիաների գնահատման և ակտիվ ջերմակարգավորման համար՝ հաջորդ սերնդի իմպլանտացվող սարքերում, ներառյալ նեյրոնային ինտերֆեյսները և ուղեղ-համակարգիչ ինտերֆեյսները:

Էքստրեմալ միջավայրեր և ավիատիեզերական համակարգեր

Երրորդ սերնդի լայն գոտիական բացվածքով կիսահաղորդիչների, մասնավորապես՝ սիլիցիումի կարբիդի (SiC) և գալիումի նիտրիդի (GaN) արդյունաբերական հասունացումը աստիճանաբար ընդլայնում է կիսահաղորդչային սարքերի, ջերմաէլեկտրական մոդուլների, TEC մոդուլների (Պելտիեի մոդուլներ) գործառնական շրջանակը՝ հասցնելով դրանք ծայրահեղ պայմանների։

Բարձր ջերմաստիճանի չափում և ջերմային կառավարում. SiC-ի և GaN-ի ներքին բարձր խզման լարումը, բացառիկ ջերմային կայունությունը և ճառագայթման նկատմամբ դիմադրողականությունը հնարավորություն են տալիս ջերմաստիճանի չափման և ակտիվ ջերմային կառավարման համակարգերի կայուն գործունեությանը կարևորագույն միջավայրերում, ներառյալ աէրոտիեզերական հարթակները և բարձր ջերմաստիճանի արդյունաբերական գործընթացների մոնիթորինգը, որտեղ խիստ ճշգրտությունը, հուսալիությունը և երկարակեցությունը գերակա են:

Ինտելեկտուալ ռոբոտաշինություն և շոշափելի ընկալում

Նյութական նորարարությունները գերազանցում են ջերմային կառավարումը՝ հիմք դնելով ճկուն էլեկտրոնիկայի ոլորտում ամբողջական առաջընթացին: Օրինակ, հետազոտողները ստեղծել են ակտիվ մատրիցային շոշափելի սենսոր՝ օգտագործելով գերբարակ, մեխանիկորեն հետևողական երկչափ կիսահաղորդիչներ (օրինակ՝ մոլիբդենի դիսուլֆիդ): Երբ այն ինտեգրվում է փափուկ ռոբոտային բռնիչների վրա, այս սենսորը հայտնաբերում է ենթամիլիպասկալային մակարդակի ճնշման խթաններ, որոնք համարժեք են մարդու մաշկի վրա օդային հոսանքի մեղմ ուժին՝ այդպիսով մեքենաներին օժտելով մարդանման շոշափելի սրությամբ: Նման բարձր ճշգրտության շոշափելի ընկալման համընկնումը ադապտիվ ջերմային կառավարման հետ ստեղծում է հիմնարար ապարատային հարթակ ապագա բիոմիմետիկ, ինքնավար ռոբոտային համակարգերի համար:

Արդյունաբերական թարգմանություն և ներքին տեխնոլոգիական ինքնիշխանություն

Երկրի ներսում հետազոտական ​​հաստատությունների և արդյունաբերության շահագրգիռ կողմերի համակարգված ջանքերը արագացնում են լաբորատոր մասշտաբի նյութերի նորարարությունների անցումը առևտրային առումով կենսունակ արտադրանքի: Ներկայացուցչական դեպք է Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի Շանհայի կերամիկայի ինստիտուտը, որը լիցենզավորել է բազմաթիվ արտոնագրեր պլաստիկ անօրգանական ջերմաէլեկտրիկների վերաբերյալ՝ նպաստելով դրանց տեղակայմանը օպտիկական մոդուլի ջերմային կայունացման, չիպի մակարդակի առաջադեմ ջերմության ցրման և ինքնաշխատ միկրոսենսորային կիրառությունների մեջ: Այս զարգացումները վկայում են Չինաստանի առաջադեմ առաջընթացի մասին դեպի առաջադեմ կիսահաղորդչային նյութերում տեխնոլոգիական ինքնուրույնություն, նվազեցնելով կախվածությունը արտաքին մատակարարման շղթաներից և ամրապնդելով ռազմավարական նորարարությունների ներքին կարողությունները: