Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » رقم الجدارة الحراري الكهربائي (ZT)

رقم الجدارة الحراري الكهربائي (ZT)

1950
  • Abram Ioffe
Researcher measuring thermoelectric materials in a solid state physics laboratory.

(صورة توضيحية فقط)

معامل الجدارة الكهروحرارية ZT هو كمية لا بُعدية تقيس كفاءة المادة في التطبيقات الكهروحرارية. ويُعرَّف على النحو التالي: ZT = (S² σT) / κ، حيث S هي Seebeck معامل ZT هو الموصلية الكهربائية، وT هي درجة الحرارة المطلقة، وκ هي الموصلية الحرارية. تشير قيمة ZT الأعلى إلى كفاءة أعلى للمادة الكهروحرارية.

The figure of merit encapsulates the essential properties a material must possess to be effective in thermoelectric energy conversion. The numerator, [latex]S^2 \sigma[/latex], is known as the power factor. A high Seebeck coefficient (S) is needed to generate a large voltage from a given temperature difference, and high electrical conductivity ([latex]\sigma[/latex]) is required to minimize resistive (Joule) heating losses. The denominator, thermal conductivity ([latex]\kappa[/latex]), must be as low as possible. A low [latex]\kappa[/latex] helps maintain a large temperature difference across the device, which is essential for both power generation (تأثير سيبك) and cooling (تأثير بلتييه).

The primary challenge in thermoelectric material science is that these properties are often interdependent and conflicting. For instance, materials with high electrical conductivity (like metals) also tend to have high thermal conductivity due to the Wiedemann-Franz law. The quest for high ZT materials has led to advanced strategies like nanostructuring. By creating structures with features on the nanoscale, it is possible to scatter phonons (which carry heat) more effectively than electrons (which carry charge), thereby reducing [latex]kappa[/latex] without significantly harming [latex]sigma[/latex]. This ‘phonon-glass electron-crystal’ concept has led to significant improvements in ZT values over the last few decades.

UNESCO Nomenclature: 2211
– Solid state physics

يكتب

Physical Property

خلل

Incremental

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • اكتشافات منطقة سيبك، بلتييهوتأثيرات طومسون
  • تطوير فيزياء الحالة الصلبة ونظرية أشباه الموصلات
  • فهم آليات النقل الكهربائي والحراري في المواد الصلبة
  • قانون فيدمان-فرانز المتعلق بالتوصيل الكهربائي والحراري

التطبيقات

  • معيار لمقارنة أداء المواد الحرارية الكهربائية المختلفة
  • توجيه أبحاث علوم المواد نحو تطوير أجهزة حرارية كهربائية أكثر كفاءة
  • معلمة التصميم في هندسة المولدات الحرارية الكهربائية (tegs) والمبردات (tecs)
  • التنبؤ بأقصى قدر ممكن من الكفاءة لجهاز حراري كهربائي

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • أحبار حرارية كهربائية قابلة للطباعة لإنشاء حاصدات طاقة بأشكال مخصصة على أي سطح
  • أفلام حرارية كهربائية شفافة للنوافذ الذكية المولدة للطاقة
  • biodegradable thermoelectric materials for temporary الغرسات الطبية
  • الدهانات الحرارية الكهربائية لاستعادة الحرارة المهدرة على نطاق واسع في الأنابيب والمحركات الصناعية
  • أقمشة حرارية مرنة مدمجة في الملابس لتشغيل الأجهزة الإلكترونية الشخصية
  • مواد معززة بالنقاط الكمومية مع هياكل نطاق إلكترونية هندسية لـ zt عالية للغاية
  • مركبات حرارية كهربائية ذاتية الشفاء للمهام الفضائية طويلة الأمد
  • الأجهزة الكهروضوئية الحرارية الكهربائية الهجينة التي تلتقط الضوء والحرارة من الشمس
  • أجهزة استشعار حرارية كهربائية تقيس تدفق الحرارة بدقة عالية
  • العوازل الطوبولوجية كفئة جديدة من المواد ذات القيمة العالية للـ ZT
ذات صلة بـ: معامل الجودة، ZT، الكفاءة الكهروحرارية، معامل سيبك، الموصلية الكهربائية، الموصلية الحرارية، علم المواد، عامل القدرة، الفونون scattering، التشكيل النانوي.

السياق التاريخي

رقم الجدارة الحراري الكهربائي (ZT)

1950
1950
1950
1950
1950
1950
1957
1947
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1957

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.