Lämpösähköisiä nopeasti

Notre Damen yliopiston apulaisprofessori Yanliang Zhang ja yhteistyökumppanit Alexander Dowling ja Tengfei Luo ovat kehittäneet koneoppimisella avustetun supernopean uuden tavan luoda tehokkaita, energiaa säästäviä lämpösähköisiä laitteita.

Uusi prosessi käyttää voimakasta pulssivaloa lämpösähköisen materiaalin sintraamiseen alle sekunnissa. Perinteinen sintraus lämpöuuneissa voi kestää tunteja.

Tiimi nopeutti menetelmää muuttaen nanopartikkelimusteet joustaviksi raketeiksi hyödyntämällä koneoppimista määrittääkseen optimaaliset olosuhteet erittäin nopealle mutta monimutkaiselle sintrausprosessille.

Joustavat lämpösähköiset laitteet tarjoavat loistavat mahdollisuudet hukkalämmön muuntamiseen suoraan sähköksi sekä kiinteän olomuodon jäähdytykseen, Zhang sanoo.

Huolimatta niiden mahdollisesta laajasta vaikutuksesta energian ja ympäristön kestävyyteen, lämpösähköiset laitteet eivät ole saavuttaneet laajamittaista käyttöä, koska ei ole ollut menetelmää niiden nopeaan ja kustannustehokkaaseen automatisoituun valmistukseen.

Koneoppimisavusteinen ultranopea flash-sintraus mahdollistaa nyt tehokkaiden, ympäristöystävällisten laitteiden valmistamisen paljon nopeammin ja paljon halvemmalla.

"Tuloksia voidaan soveltaa kaikenlaiseen, teholähteistä, puettavista henkilökohtaisista laitteista ja antureista sekä elektroniikasta teollisuuden ja talouselämän esineiden Internetiin", Zhang sanoi.

"Fotonisen salamaprosessoinnin ja koneoppimisen onnistunut integrointi voidaan yleistää erittäin skaalautuvaksi ja edulliseksi laajan valikoiman energia- ja elektroniikkamateriaalien valmistukseen."

Yhden sekunnin sintarausajalla saatiin aikaan joustava TE-kalvo, jonka tehokerroin on 2205 μW m−1 K−2 , jonka zT-arvo on 1,1 huonelämpötilassa (300 K).

Kalvot osoittavat myös erinomaista joustavuutta, sillä tehokertoimen (PF) säilyvyys on 92 % tuhannen taivutusjakson jälkeen 5 mm taivutussäteellä.

Lisäksi flash-sintrattuihin kalvoihin perustuva puettava lämpösähköinen generaattori tuottaa erittäin kilpailukykyisen tehotiheyden 0,5 mW cm−2 lämpötilaerolla 10 K.

Aiheesta aiemmin

Hukkalämpö sähköksi uusin keinoin

Lämpösähköä spinien tasolta