Các nhà khoa học tại Đại học Penn, Hoa Kỳ đã chế tạo được thiết bị nhiệt điện mới với triển vọng cung cấp các giải pháp làm mát cho thiết bị điện tử thế hệ mới. Do các linh kiện ngày càng nhỏ và mạnh hơn, các thiết bị điện tử thế hệ mới đòi hỏi khả năng làm mát được cải thiện.

Bộ làm mát nhiệt điện mới cung cấp hiệu suất và mật độ năng lượng làm mát cao hơn các bộ làm mát thương mại hiện có, nên sẽ trở thành giải pháp tiềm năng để kiểm soát nhiệt trong các thiết bị điện tử công suất cao.

Nhóm nghiên cứu do GS. Bed Poudel dẫn đầu, đã chứng minh vật liệu mới trong thiết bị nhiệt điện vượt trội hơn các mô-đun làm mát hiện có trong khi vẫn cạnh tranh về hiệu quả chi phí. Ưu điểm này có tiềm năng lớn đối với các thiết bị điện tử tương lai. Bộ làm mát nhiệt điện hoạt động bằng cách khai thác ứng dụng của dòng điện để truyền nhiệt từ mặt này sang mặt kia của thiết bị, dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ.

Việc đặt mặt mát hơn của thiết bị lên trên các linh kiện điện tử sản sinh nhiệt, giúp giải phóng nhiệt dư thừa và điều chỉnh nhiệt độ. Tuy nhiên, khi các linh kiện này mạnh hơn, bộ làm mát nhiệt điện đòi hỏi phải tăng khả năng tản nhiệt.

Thiết bị nhiệt điện được phát triển gần đây, có mật độ năng lượng làm mát tăng ấn tượng lên đến 210% so với thiết bị thương mại hàng đầu. Ngoài ra, nó có khả năng duy trì hệ số hiệu suất (COP) tương tự, đánh giá hiệu quả làm mát liên quan đến năng lượng tiêu thụ.

Thiết bị nhiệt điện mới được sản xuất từ một hợp chất bao gồm các hợp kim nửa Heusler (half-Heusler), loại vật liệu nổi tiếng với các ứng dụng trong những lĩnh vực liên quan đến năng lượng. Các vật liệu này sở hữu những thuộc tính đặc biệt như độ bền, ổn định nhiệt và hiệu quả.

Để tăng hiệu suất của vật liệu, các nhà nghiên cứu đã sử dụng quy trình ủ chuyên dụng làm thay đổi cấu trúc vi mô của vật liệu, giảm các khiếm khuyết và tăng kích thước hạt. Do đó, có ít ranh giới hạt hơn, cải thiện tính dẫn điện và nhiệt của vật liệu. Việc giảm ranh giới hạt dẫn đến làm tăng hệ số công suất của vật liệu. Đặc tính quan trọng này xác định mật độ năng lượng làm mát tối đa và đặc biệt thuận lợi để làm mát điốt lazer công suất cao hoặc các tình huống yêu cầu loại bỏ nhiệt có mục tiêu từ các khu vực nhỏ. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.

N.P.D (NASATI), theo https://www.techtimes.com/articles/293843/20230715/new-thermoelectric-device-promises-cooling-solution-next-gen-electronics.htm, 18/7/2023