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

رقم الجدارة الحراري الكهربائي (ZT)

1950
  • Abram Ioffe
باحث يقيس المواد الكهروحرارية في مختبر فيزياء الحالة الصلبة.

(صورة تم إنشاؤها للتوضيح 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 سيبك 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 (Seebeck effect) and cooling (Peltier effect).

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
- فيزياء الحالة الصلبة

يكتب

الممتلكات المادية

الاضطراب

تزايدي

الاستخدام

الاستخدام الواسع النطاق

السلائف

  • اكتشافات تأثيرات سيبيك وبيلتييه وثومسون
  • 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 ابتكارات محتملة

بسبب عمليات جمع البيانات من خلال برامج الروبوت، والتي تتجاوز حاليًا 40 ألفًا يوميًا، فإن هذا المحتوى مخصص لأعضاء المجتمع فقط.
> تسجيل الدخول < أو > سجل < (مجاني 100٪) للوصول إلى هذا، وكذلك جميع المحتويات والأدوات الأخرى المقيدة.

Related to: figure of merit, ZT, thermoelectric efficiency, seebeck coefficient, electrical conductivity, thermal conductivity, material science, power factor, phonon scattering, nanostructuring.

السياق التاريخي

رقم الجدارة الحراري الكهربائي (ZT)

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

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

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

الصور بالحجم الكامل والتنزيلات متاحة فقط 100% مجاناً للأعضاء المسجلين.