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大功率热电发电机的热差仅为5ºC
时间:2019-04-14 04:22来源:网络整理 作者:www.jney51.com 点击:
我们日常生活中的物体,如扬声器,冰箱,甚至汽车,日益变得智能,因为它们连接到互联网并交换数据,创建物联

我们日常生活中的物体,如扬声器,冰箱,甚至汽车,日益变得“智能”,因为它们连接到互联网并交换数据,创建物联网(IoT),这是物体本身之间的网络。对于基于物联网的社会,预计小型热电发电机可以为这些物体充电,特别是那些便携和可穿戴的物体。

由于诸如其相对低的导热性但是高导电性的优点,硅纳米线已经成为有希望的热电材料。硅基热电发生器通常采用约10-100纳米的长硅纳米线,其悬浮在空腔上以切断热流的旁路并确保硅纳米线上的温差。然而,腔结构削弱了器件的机械强度并增加了制造成本。

大功率热电发电机的热差仅为5ºC

为了解决这些问题,来自早稻田大学,大阪大学和静冈大学的日本研究人员团队设计并成功开发了一种新型硅纳米线热电发电机,实验证明每1平方厘米有12微瓦的高功率密度,足以驱动传感器或实现间歇性无线通信,只有很小的热差。

“由于我们的发电机采用相同的技术制造半导体集成电路,其加工成本可以在很大程度上通过大规模生产来削减,”本研究的主要研究员早稻田大学教授Takanobu Watanabe说。“此外,它可以开辟通往各种自主驱动的物联网设备的途径,利用环境和体温。例如,有朝一日可能会在早晨慢跑时为智能手表充电。”

新开发的热电发电机失去了腔体结构,而是将硅纳米线缩短到0.25纳米,因为模拟显示通过最小化器件改善了热电性能。Watanabe教授解释说,尽管新结构,新型热电发电机的功率密度与传统设备相同。更令人惊讶的是,通过背面研磨将发生器的硅衬底从传统的750纳米减薄到50纳米,热阻被抑制,功率密度乘以10倍。

虽然研究团队需要在各种条件下提高固定发电发电机的质量,但Watanabe教授希望本研究所取得的成果将有助于支持基于物联网的社会中的电力技术。

本研究于2018年6月18日至22日在美国夏威夷举行的2018年VLSI技术与电路专题讨论会上发表。

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