ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలకు వేగవంతమైన, స్థానికీకరించిన ఉష్ణ నిర్వహణ చాలా అవసరం మరియు ధరించగలిగే పదార్థాల నుండి చికిత్సను కాల్చడానికి అనువర్తనాలను కలిగి ఉంటుంది. థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు అని పిలవబడే ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాలను ఎలక్ట్రికల్ వోల్టేజ్‌గా మారుస్తాయి మరియు దీనికి విరుద్ధంగా, వాటి సామర్థ్యం తరచుగా పరిమితం అవుతుంది మరియు వాటి ఉత్పత్తి ఖరీదైనది మరియు వ్యర్థం. ఒక కొత్త కాగితంలో ప్రచురించబడింది సైన్స్.
సాలిడ్-స్టేట్ రిఫ్రిజిరేటర్లు అని కూడా పిలువబడే థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలర్లు, పరికరం యొక్క ఒక వైపు నుండి మరొక వైపు నుండి మరొక వైపుకు వేడిని బదిలీ చేయడానికి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా స్థానికీకరించిన శీతలీకరణను ప్రేరేపించవచ్చు. వాటి సుదీర్ఘ జీవితకాలం, లీక్‌లు, పరిమాణం మరియు ఆకార ట్యూన్‌బిలిటీకి అవ్యక్తత మరియు కదిలే భాగాలు లేకపోవడం (ప్రసరణ ద్రవాలు వంటివి) ఈ పరికరాలను ఎలక్ట్రానిక్స్ వంటి విభిన్న శీతలీకరణ అనువర్తనాలకు అనువైనవి. అయినప్పటికీ, వాటిని కడ్డీల నుండి తయారు చేయడం అధిక ఖర్చులతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది మరియు చాలా పదార్థ వ్యర్థాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అదనంగా, పరికరాల పనితీరు పరిమితం.
ఇప్పుడు, ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ ఆస్ట్రియా (ISTA) లో ఒక బృందం ఎనర్జీ సైన్సెస్ కోసం వెర్బండ్ ప్రొఫెసర్ మరియు వెర్నర్ సిమెన్స్ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ లాబొరేటరీ అధిపతి మరియా ఇబేజ్, మొదటి రచయిత మరియు ISTA పోస్ట్‌డాక్ షెంగ్డువో జు, 3D ప్రింటర్ నుండి అధిక-పనితీరు గల థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలను అభివృద్ధి చేసింది మరియు థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలర్‌ను నిర్మించడానికి వాటిని ఉపయోగించారు. “థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలర్ ఫాబ్రికేషన్‌లో 3 డి ప్రింటింగ్ యొక్క మా వినూత్న ఏకీకరణ ఉత్పాదక సామర్థ్యాన్ని బాగా మెరుగుపరుస్తుంది మరియు ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది” అని జు చెప్పారు. అలాగే, 3D ప్రింటింగ్ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్స్ వద్ద మునుపటి ప్రయత్నాలకు విరుద్ధంగా, ప్రస్తుత పద్ధతి అధిక పనితీరుతో పదార్థాలను ఇస్తుంది. ISTA ప్రొఫెసర్ ఇబేజ్ జతచేస్తుంది, “వాణిజ్య స్థాయి పనితీరుతో, మా పని అకాడెమియాకు మించి విస్తరించే అవకాశం ఉంది, ఆచరణాత్మక v చిత్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు వాస్తవ-ప్రపంచ అనువర్తనాలను కోరుకునే పరిశ్రమల నుండి ఆసక్తిని ఆకర్షిస్తుంది.”
థర్మోఎలెక్ట్రిక్ టెక్నాలజీస్ యొక్క సరిహద్దులను నెట్టడం
అన్ని పదార్థాలు కొన్ని థర్మోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శిస్తుండగా, ఇది చాలా తక్కువ ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది. తగినంత అధిక థర్మోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శించే పదార్థాలు సాధారణంగా “క్షీణించిన సెమీకండక్టర్స్,” అనగా, “డోప్డ్” సెమీకండక్టర్స్ అని పిలవబడతాయి, వీటికి మలినాలు ఉద్దేశపూర్వకంగా ప్రవేశపెడతాయి, తద్వారా అవి కండక్టర్ల వలె ప్రవర్తిస్తాయి. ప్రస్తుత స్టేట్ ఆఫ్ ది ఆర్ట్ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలర్లు ఇంగోట్-ఆధారిత ఉత్పాదక పద్ధతులను ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేయబడతాయి-ఖరీదైన మరియు శక్తి-ఆకలితో ఉన్న విధానాలు ఉత్పత్తి తర్వాత విస్తృతమైన మ్యాచింగ్ ప్రక్రియలు అవసరం, ఇక్కడ చాలా పదార్థాలు వృధా అవుతాయి. “మా ప్రస్తుత పనితో, మేము 3D థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల యొక్క అవసరమైన ఆకారాన్ని సరిగ్గా ముద్రించవచ్చు. అదనంగా, ఫలిత పరికరాలు గాలిలో 50 డిగ్రీల నికర శీతలీకరణ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. దీని అర్థం మా 3D- ప్రింటెడ్ పదార్థాలు వాటికి సమానంగా పనిచేస్తాయి తయారీకి చాలా ఖరీదైనది “అని జు చెప్పారు. అందువల్ల, ISTA భౌతిక శాస్త్రవేత్తల బృందం థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల కోసం స్కేలబుల్ మరియు ఖర్చుతో కూడుకున్న ఉత్పత్తి పద్ధతిని ప్రతిపాదిస్తుంది, శక్తి-ఇంటెన్సివ్ మరియు సమయం తీసుకునే దశలను తప్పించుకుంటుంది.
ఆప్టిమైజ్ చేసిన కణ బంధంతో ముద్రిత పదార్థాలు
థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి 3 డి ప్రింటింగ్ పద్ధతులను వర్తింపజేయడానికి మించి, బృందం ఇంక్స్‌ను రూపొందించింది, తద్వారా క్యారియర్ ద్రావకం ఆవిరైపోతున్నప్పుడు, ధాన్యాల మధ్య సమర్థవంతమైన మరియు బలమైన అణు బంధాలు ఏర్పడతాయి, అణుపరంగా అనుసంధానించబడిన పదార్థ నెట్‌వర్క్‌ను సృష్టిస్తాయి. ఫలితంగా, ఇంటర్‌ఫేషియల్ కెమికల్ బాండ్లు ధాన్యాల మధ్య ఛార్జ్ బదిలీని మెరుగుపరుస్తాయి. పోరస్ పదార్థాల రవాణా లక్షణాలపై కొత్త వెలుగునిచ్చేటప్పుడు బృందం వారి 3D- ప్రింటెడ్ పదార్థాల యొక్క థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పనితీరును ఎలా పెంచుకోగలిగిందో ఇది వివరిస్తుంది. “మేము ఎక్స్‌ట్రాషన్-బేస్డ్ 3 డి ప్రింటింగ్ టెక్నిక్‌ను ఉపయోగించాము మరియు ముద్రించిన నిర్మాణం యొక్క సమగ్రతను నిర్ధారించడానికి మరియు కణ బంధాన్ని పెంచడానికి సిరా సూత్రీకరణను రూపొందించాము. ఇది ప్రింటెడ్ మెటీరియల్స్ నుండి మొదటి థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలర్లను పోల్చదగిన పనితీరుతో ఇంగోట్-ఆధారిత పరికరాలకు ఆదా చేసేటప్పుడు ఉత్పత్తి చేయడానికి మాకు అనుమతి ఇచ్చింది. పదార్థం మరియు శక్తి, “ఇబేజ్ చెప్పారు.
వైద్య అనువర్తనాలు, శక్తి పెంపకం మరియు సుస్థిరత
ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ధరించగలిగే పరికరాల్లో వేగవంతమైన ఉష్ణ నిర్వహణకు మించి, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలర్లు బర్న్ ట్రీట్మెంట్ మరియు కండరాల జాతి ఉపశమనంతో సహా వైద్య అనువర్తనాలను కలిగి ఉంటాయి. అదనంగా, ISTA శాస్త్రవేత్తల బృందం అభివృద్ధి చేసిన సిరా సూత్రీకరణ పద్ధతిని అధిక-ఉష్ణోగ్రత థర్మోఎలెక్ట్రిక్ జనరేటర్లలో ఉపయోగించటానికి ఇతర పదార్థాల కోసం స్వీకరించవచ్చు-ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం నుండి విద్యుత్ వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయగల పరికరాలు. బృందం ప్రకారం, ఇటువంటి విధానం వివిధ వ్యర్థ శక్తి పెంపకం వ్యవస్థలలో థర్మోఎలెక్ట్రిక్ జనరేటర్ల యొక్క వర్తమానతను విస్తృతం చేస్తుంది.
“ముడి పదార్థాల థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడం నుండి స్థిరమైన, అధిక-పనితీరు గల ముగింపు-ఉత్పత్తిని కల్పించడం వరకు మేము పూర్తి-చక్ర విధానాన్ని విజయవంతంగా అమలు చేసాము” అని ఇబేజ్ చెప్పారు. జు జతచేస్తుంది, “మా పని థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పరికర ఉత్పత్తికి రూపాంతర పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది మరియు సమర్థవంతమైన మరియు స్థిరమైన థర్మోఎలెక్ట్రిక్ టెక్నాలజీల యొక్క కొత్త శకాన్ని తెలియజేస్తుంది.”
