El enfriamiento termoeléctrico es un proceso de refrigeración en estado sólido en el que el calor de un material conductor de electricidad se transfiere utilizando los propios electrones de conducción del material sin necesidad de refrigerantes gaseosos, como los clorofluorocarbonos, que se usan en la refrigeración convencional. Enfriadores basados en termoeléctricosLa tecnología puede reducirse en tamaño sin cambiar su eficiencia de conversión de energía térmica a eléctrica y esta es una gran ventaja para el enfriamiento localizado de pequeños dispositivos electrónicos. Este efecto ya se utiliza para el control de temperatura en dispositivos como sensores infrarrojos y diodos láser,y también se ha utilizado para proporcionar refrigeración a baja temperatura para dispositivos electrónicos criogénicos como sensores superconductores.
Sin embargo, la falta de materiales con eficiencia termoeléctrica adecuada para aplicaciones prácticas de enfriamiento a temperaturas inferiores a 250 K aproximadamente -23 ° C ha llevado a los investigadores de la Universidad de Nagoya a analizar la efectividad de los nuevos compuestos para aplicaciones verdaderamente de baja temperatura.
"Estudiamos las propiedades termoeléctricas de los cristales en forma de bigotes compuestos de un compuesto de tántalo, silicio y teluro", dice el autor correspondiente Yoshihiko Okamoto del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Nagoya. "Estos cristales produjeron poderes termoeléctricos muy altos a una temperatura amplia", desde el nivel criogénico de 50 K que está alrededor de -223 ° C hasta la temperatura ambiente, pero aún así mantuvo la baja resistividad eléctrica que se necesita para aplicaciones prácticas de enfriamiento ". Las muestras que se cultivaron para los experimentos incluyeron Ta puro 4 SiTe 4 y otros cristales que fueron dopados químicamente con bajos niveles de molibdeno y antimonio.
Se midieron varias propiedades del material para las muestras, incluida la potencia termoeléctrica, la resistividad eléctrica y la conductividad térmica, para comparar los efectos de los dos dopantes en sus características termoeléctricas ". Medimos un factor de potencia termoeléctrica muy alto a una temperatura óptima de 130 ° C.K ", agrega Okamoto." Sin embargo, esta temperatura óptima podría controlarse en un rango muy amplio variando el dopaje químico, e indica que estos cristales son adecuados para el uso práctico a baja temperatura ".
La adición de tan poco como 0.1% de dopaje de molibdeno causó que la resistividad de los cristales de tipo telururo disminuya drásticamente a bajas temperaturas, mientras que también demostraron altos poderes termoeléctricos que estaban estrechamente relacionados con las estructuras electrónicas fuertemente unidimensionales de los materiales.Los factores de potencia de los cristales a temperatura ambiente excedieron en gran medida los valores correspondientes de la Bi convencional 2 Te 3 aleaciones a base de comúnmente utilizadas en aplicaciones termoeléctricas, y estos cristales representan una ruta muy prometedora hacia el desarrollo de soluciones de enfriamiento termoeléctrico de alto rendimiento a temperaturas muy bajas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nagoya . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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