अक्षय ऊर्जा के विकास के लिए एक हमारे देश की राष्ट्रीय नीति की स्थापना की है, लेकिन यह भी आर्थिक स्थिरता और गारंटी के सतत विकास के लिए महत्वपूर्ण। दुनिया की ऊर्जा संयंत्रों के बारे में 80 प्रतिशत गर्मी ऊर्जा का उपयोग कर बिजली उत्पन्न, हालांकि, इन पौधों की औसत क्षमता केवल 30%, के बारे में ~ 15TW साल है इस तरह इस ऊर्जा के रीसाइक्लिंग हो प्रभावी रूप से वर्तमान बकाया ऊर्जा और पर्यावरण के मुद्दों को कम कर सकते हैं के रूप में पर्यावरण के लिए गर्मी हानि,। ताप विद्युत रूपांतरण तकनीक की कोर में ताप विद्युत सामग्री किसी भी बाहरी ताकतों 'हॉट' और दो अलग अलग की 'स्तर' पर भरोसा नहीं कर सकते ऊर्जा रूपांतरण के प्रत्यक्ष रूप है, हाल के वर्षों में वैज्ञानिक समुदाय और उद्योग व्यापक ध्यान की बहुत, विशेष रूप से पहनने योग्य के साथ, प्रत्यारोपण बुद्धिमान सूक्ष्म नैनो इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों की एक नई पीढ़ी का प्रतिनिधित्व किया सूक्ष्म वाट के विकास के लिए तत्काल आवश्यकता - milliwatt स्वयं संचालित पारंपरिक बैटरी प्रौद्योगिकी के बजाय, कि प्रौद्योगिकी लघुरूप और उच्च घनत्व, उच्च स्थिरता और विश्वसनीयता के विकास में पूरा करने के लिए की जरूरत है। ताप विद्युत सामग्री और शरीर का तापमान ताप विद्युत शक्ति का आसपास के वातावरण के साथ उपयोग किया जा सकता है, और इसलिए आत्म पोर्टेबल बुद्धिमान इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस बन बिजली आपूर्ति प्रौद्योगिकी और प्रभावी समाधान
एक ओर, ट्रांसड्यूसर प्रपत्र के अन्य प्रकार के साथ तुलना में पर, ताप विद्युत प्रौद्योगिकी के रूपांतरण दक्षता नहीं, केवल ~ 10%, गंभीरता से योग्यता (ZT) को मापने के लिए ताप विद्युत आंकड़ा द्वारा ताप विद्युत प्रौद्योगिकी उद्योग प्रदर्शन ताप विद्युत सामग्री के विकास में बाधा उत्पन्न कर रहा है:
zT = एस 2σT / (κe + κL)
कहाँ एस सामग्री के Seebeck गुणांक है, [सिग्मा] विद्युत चालकता, टी, ऑपरेटिंग तापमान है κL κe और तापीय चालकता इलेक्ट्रॉनों और phonons भौतिक सीमाओं आंतरिक गुण के बाद से कर रहे हैं, है प्रत्येक पैरामीटर ZT अंतर्संबंध कमी के मूल्य निर्धारित करता है, जिससे कि थर्माइलेक्ट्रिक सामग्री की गुणवत्ता के गुणांक में काफी सुधार करना मुश्किल हो।
दूसरी ओर, तापमान का अंतर बनाए रखने के लिए, थर्मल विद्युत उत्पादन, ताप विद्युत सामग्री की सतह के साथ निकट संपर्क में एक गर्मी स्रोत के साथ की जरूरत है / डिवाइस का पूरा उपयोग, व्यावहारिक अनुप्रयोगों दोनों मानव शरीर या गर्मी पाइप में, एक जटिल ज्यामितीय सतह वक्रता पारंपरिक अलग होने हैं। हालांकि अकार्बनिक ताप विद्युत सामग्री, उसके अंतर्निहित भंगुरता के कारण, सतह वक्रता परिवर्तन के साथ निकट संपर्क में गर्मी स्रोत की आवश्यकताओं, ताप विद्युत सामग्री की योग्यता का अपना ताप विद्युत आंकड़ा के अलावा पूरा नहीं कर सकते हैं ताकि गर्मी स्रोत और ताप विद्युत सामग्री / डिवाइस के बीच गर्मी हानि एक उच्च सीमा में है।, इस तरह के गर्मी स्रोत और थर्माइलेक्ट्रिक सामग्री के बीच खराब संपर्क की वजह से थर्मल ऊर्जा हानि मौजूदा थर्माइलेक्ट्रिक प्रौद्योगिकी के विकास को सीमित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक है।
इस प्रकार, बढ़ती Seebeck गुणांक मिश्रधातु द्वारा पैमाने प्रभाव का पता लगाने, इंटरफेसियल ऊर्जा बाधा विनियमन या तरह से डिजाइन बहु दोष phonon बिखरने रणनीति इस तरह के तापीय चालकता के रूप में ताप विद्युत रूपांतरण प्रदर्शन और नई उच्च प्रदर्शन ताप विद्युत सामग्री और एक लचीला के विकास में सुधार करने के लिए दबा दिया जाता है डिवाइस तैयार करने की तकनीक, वर्तमान में अकार्बनिक थर्माइलेक्ट्रिक सामग्री की आंतरिक भंगुरता में सुधार के तंत्र पर शोध वैश्विक कठिनाइयों और क्षेत्र में गर्म मुद्दे बन गए हैं।
शेनयांग राष्ट्रीय प्रयोगशाला शोधकर्ताओं सामग्री (संयुक्त) धातु ताई Kay TF के संस्थान सामग्री और उपकरण डिजाइन और एक भौतिक वाष्प जमाव तकनीक विनियमन आसन्न मरने के उपयोग से परमाणु पैमाने की तैयारी का एक अत्यधिक आदेश दिया सूक्ष्म होने pyroelectric पतली फिल्म समर्पित छोटी कोण झुका हुआ अनाज सीमाओं के लिए, पहली बार में विमान का एक बड़ा क्षेत्र तैयार करने और बाहर के विमान अभिविन्यास प्राप्त करने के लिए अत्यधिक बनावट वाले हैं 2ते 3शीतलक फिल्म। स्टडीज जबकि phonon तापीय चालकता के प्रकीर्णन को बनाए रखने, कम हो जाता है काफी ताप विद्युत रूपांतरण के प्रदर्शन में सुधार, दिखाया गया है, कि छोटे कोण अनाज सीमाओं अपने उप सतह बिखरने बढ़ाया विद्युत चालकता के भीतर वाहक झुकाव को दबा दिया जा सकता है है उच्च द्वि की तैयारी 2ते 3थर्माइलेक्ट्रिक पतली फिल्म सामग्री का एक प्रभावी तरीका
चित्रा 1. छोटे-कोण झुका हुआ अनाज सीमाओं की तैयारी के लिए गैर-संतुलन मैग्नेट्रोन जमाव 2ते 3फिल्म सामग्री SEM (क), TEM (ख) pyroelectric पतली फिल्म सूक्ष्म विश्लेषण और ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी विश्लेषण कूलर (ग), स्थलाकृति साधन विश्लेषण कदम (घ) और एक रेफ्रिजरेटर (ई) की एक योजनाबद्ध संरचना - (च)
उपरोक्त प्रौद्योगिकी के आधार पर, उच्च दक्षता वाले माइक्रो-बीम लेजर प्रोसेसिंग प्लेटफार्म तैयार और डिज़ाइन किए गए अनुसंधान टीम के साथ मिलाकर, द्वि विकसित किया गया 2ते 3Microrefrigerator मिश्र धातु पतली फिल्म, ताप विद्युत ~ 25μm की मोटाई, ~ 200 × 200μm की न्यूनतम सतह आकार, सूक्ष्म ठंडा प्रवाह है ~ 40W / सेमी 2थर्मल प्रबंधन उपकरण घरेलू ताप फिल्म तैयारी प्रसंस्करण microrefrigerator क्षेत्र 2017 से सम्मानित किया में सफलता प्राप्त करने के लिए इस तरह के CPU चिप ठंडा बिंदु, लघु लेजर डायोड तापमान नियंत्रण, आदि के रूप में काम माइक्रोसिस्टम विस्तृत आवेदन की संभावनाओं, के एक क्षेत्र होने चीन सामग्री सम्मेलन 'थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री और उपकरण शाखा वॉल बकाया पुरस्कार', आविष्कार पेटेंट के लिए एक आवेदन, दो अधिकृत
पहले समूह एक असंतुलित magnetron sputtering तकनीक, सब्सट्रेट के रूप में एक सेलूलोज़ कागज, नैनोमीटर के लिए बहु-पैमाने ध्यान में लीन होना संरचनाओं माइक्रोमीटर की एक विस्मुट टेल्यूराइड ताप फिल्म कंपोजिट सामग्री तैयार करने, के रूप में छवि में दिखाया गया है उपयोग करता है।
चित्रा 2. मल्टी-स्केल ताकना संरचना डिजाइन योजनाबद्ध और सेलूलोज़ /
द्वि 2ते 3समग्र लचीला थर्माइलेक्ट्रिक सामग्री के एसईएम लक्षण वर्णन
अध्ययन से पता चला है, एक असंतुलित magnetron sputtering तकनीक की विशेषताओं के कारण, विस्मुट Telluride फिल्म इंटरफ़ेस पास सेलूलोज के साथ संयोजन में, माइक्रोन के कई दसियों अप करने के लिए की एक मामूली मोटाई के साथ जमा, प्रभावी ढंग से, पतली फिल्म उपकरण के आंतरिक प्रतिरोध को कम ताप विद्युत रूपांतरण के उत्पादन क्षमता बढ़ाने के लिए कर सकते हैं; सेल्युलोज / बीआई 2ते 3अद्वितीय नेटवर्क संरचना, मल्टी-स्केल पॉअर संरचना और बीआई 2ते 3फिल्म पैमाने पर प्रभाव सेल्यूलोज / बीआई देता है 2ते 3समग्र प्रदर्शन अच्छा झुकने लचीलापन; समग्र ताप फिल्म की बहु पैमाने झरझरा संरचना को प्रभावी ढंग से, phonon तापीय चालकता मूल्यों के बिखरने को कम कर सकते हैं ताकि Bi2Te3 सिद्धांत की न्यूनतम तापीय चालकता के करीब; द्वि की 2ते 3आंतरिक ऑक्साइड फिल्म सतह परत, जब वाहक फिल्म जब पड़ोसी सेलूलोज के बीच संचरण Bi2Te3 ही खंडित सतह, ऑक्साइड परत इंटरफेस पर बिखरे हुए किया जा सकता है कम ऊर्जा वाहक फ़िल्टर किया गया था की उपस्थिति, Seebeck गुणांक में काफी सुधार हुआ। इस प्रकार, सेल्यूलोज / द्वि 2ते 3ताप 0.24 अप करने के लिए 0.38 के लिए 473k करने के लिए कमरे के तापमान के गुणों के समग्र ZT, और उच्च परिशुद्धता का उपयोग कर वाहक एकाग्रता अनुकूलित करके और सुधार की उम्मीद है। Microbeam लेजर मंच, समग्र लचीला ताप विद्युत सामग्री कटौती और उपकरण एकीकरण, प्रदर्शन । इस काम एक लचीला ताप विद्युत मिश्रित सामग्री 'जनरेटर' नए लचीला उच्च प्रदर्शन ताप विद्युत सामग्री नए विचारों और समाधान का पता लगाने के के आधार प्रदान करता है, लचीला और व्यावहारिक ताप विद्युत उपकरणों के विकास के लिए एक नई दिशा खोल दिए हैं।
राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन युवाओं द्वारा अनुसंधान, भविष्य निधि और चीनी अकादमी ऑफ साइंसेज 'सौ' और अन्य सहायता की सामना करना पड़ता है।
चित्रा 3. सेलूलोज़ /
द्वि 2ते 3थर्माइलेक्ट्रिक गुण (ए-डी) और मिश्रित सामग्री की फ्लेक्सियल झुकने गुण
अंजीर 4.XPS Multiscale ताकना विस्मुट टेल्यूराइड नैनो कंपोजिट और 3 डी एक्सरे इमेजिंग विश्लेषण योजनाबद्ध समग्र फिल्म और इंटरफेसियल ऊर्जा बाधा फिल्टर कम ऊर्जा वाहक प्रभाव
5. अंजीर समग्र लचीला बिजली के प्रदर्शन ताप विद्युत सीटू झुकने परीक्षण में एक थर्मल वोल्टेज और पर्यावरण तापमान और शरीर के तापमान का उपयोग कर सामग्री का निर्माण होता है
चित्रा 6. लचीला थर्माइलेक्ट्रिक जनरेटर 'डिवाइस संरचना और अपशिष्ट गर्मी बिजली उत्पादन की वसूली के प्रदर्शन के प्रदर्शन के योजनाबद्ध डिजाइन
