អង្គភាពត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី និងឧបករណ៍ត្រជាក់ peltier (ត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាសមាសធាតុត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី) គឺជាឧបករណ៍ត្រជាក់រឹងដែលផ្អែកលើឥទ្ធិពល Peltier។ ពួកវាមានគុណសម្បត្តិនៃគ្មានចលនាមេកានិច គ្មានសារធាតុត្រជាក់ ទំហំតូច ឆ្លើយតបរហ័ស និងការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពយ៉ាងច្បាស់លាស់។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ ការអនុវត្តរបស់ពួកវានៅក្នុងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចប្រើប្រាស់ ការថែទាំសុខភាព រថយន្ត និងវិស័យផ្សេងៗទៀតបានបន្តពង្រីក។
I. គោលការណ៍ស្នូលនៃប្រព័ន្ធត្រជាក់កម្ដៅ និងសមាសធាតុនានា
ស្នូលនៃការត្រជាក់ដោយទែរម៉ូអេឡិចត្រិចគឺឥទ្ធិពល Peltier៖ នៅពេលដែលវត្ថុធាតុពាក់កណ្តាលចរន្តពីរផ្សេងគ្នា (ប្រភេទ P និងប្រភេទ N) បង្កើតជាគូទែរម៉ូកូប ហើយចរន្តផ្ទាល់ត្រូវបានអនុវត្ត ចុងម្ខាងនៃគូទែរម៉ូកូបនឹងស្រូបយកកំដៅ (ចុងត្រជាក់) ហើយចុងម្ខាងទៀតនឹងបញ្ចេញកំដៅ (ចុងបញ្ចេញកំដៅ)។ ដោយការផ្លាស់ប្តូរទិសដៅនៃចរន្ត ចុងត្រជាក់ និងចុងបញ្ចេញកំដៅអាចត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរគ្នាទៅវិញទៅមក។
ប្រសិទ្ធភាពត្រជាក់របស់វាអាស្រ័យទៅលើប៉ារ៉ាម៉ែត្រស្នូលបី៖
មេគុណគុណភាពទែរម៉ូអេឡិចត្រិច (តម្លៃ ZT): វាគឺជាសូចនាករសំខាន់សម្រាប់វាយតម្លៃដំណើរការនៃវត្ថុធាតុទែរម៉ូអេឡិចត្រិច។ តម្លៃ ZT កាន់តែខ្ពស់ ប្រសិទ្ធភាពត្រជាក់កាន់តែខ្ពស់។
ភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពរវាងចុងក្តៅ និងត្រជាក់៖ ឥទ្ធិពលនៃការរលាយកំដៅនៅចុងរលាយកំដៅកំណត់ដោយផ្ទាល់នូវសមត្ថភាពត្រជាក់នៅចុងត្រជាក់។ ប្រសិនបើការរលាយកំដៅមិនរលូនទេ ភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពរវាងចុងក្តៅ និងត្រជាក់នឹងរួមតូច ហើយប្រសិទ្ធភាពត្រជាក់នឹងធ្លាក់ចុះយ៉ាងខ្លាំង។
ចរន្តដំណើរការ៖ ក្នុងជួរដែលបានវាយតម្លៃ ការកើនឡើងនៃចរន្តបង្កើនសមត្ថភាពត្រជាក់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលដែលកម្រិតកំណត់លើស ប្រសិទ្ធភាពនឹងថយចុះដោយសារការកើនឡើងនៃកំដៅ Joule។
II ប្រវត្តិអភិវឌ្ឍន៍ និងរបកគំហើញបច្ចេកវិទ្យានៃអង្គភាពត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី (ប្រព័ន្ធត្រជាក់ peltier)
ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ ការអភិវឌ្ឍសមាសធាតុត្រជាក់ដោយកម្ដៅបានផ្តោតលើទិសដៅសំខាន់ពីរគឺ ការច្នៃប្រឌិតសម្ភារៈ និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពរចនាសម្ព័ន្ធ។
ការស្រាវជ្រាវ និងការអភិវឌ្ឍសម្ភារៈកម្ដៅអគ្គិសនីដែលមានដំណើរការខ្ពស់
តម្លៃ ZT នៃវត្ថុធាតុដើមដែលមានមូលដ្ឋានលើ Bi₂Te₃ បែបប្រពៃណីត្រូវបានកើនឡើងដល់ 1.2-1.5 តាមរយៈការប្រើប្រាស់សារធាតុដូពីង (ដូចជា Sb, Se) និងការព្យាបាលដោយណាណូ។
សម្ភារៈថ្មីៗដូចជា សំណ telluride (PbTe) និងយ៉ាន់ស្ព័រស៊ីលីកុន-ហ្សឺម៉ាញ៉ូម (SiGe) ដំណើរការបានល្អជាពិសេសនៅក្នុងសេណារីយ៉ូសីតុណ្ហភាពមធ្យម និងខ្ពស់ (២០០ ដល់ ៥០០℃)។
សម្ភារៈថ្មីៗ ដូចជាសម្ភារៈកម្ដៅអគ្គិសនីសមាសធាតុសរីរាង្គ-អសរីរាង្គ និងអ៊ីសូឡង់តូប៉ូឡូស៊ី ត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងកាត់បន្ថយថ្លៃដើម និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបន្ថែមទៀត។
ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពរចនាសម្ព័ន្ធសមាសភាគ
ការរចនាខ្នាតតូច៖ រៀបចំទែម៉ូស៉ីបលខ្នាតមីក្រូតាមរយៈបច្ចេកវិទ្យា MEMS (ប្រព័ន្ធមីក្រូ-អេឡិចត្រូ-មេកានិច) ដើម្បីបំពេញតាមតម្រូវការខ្នាតតូចនៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចប្រើប្រាស់។
ការរួមបញ្ចូលម៉ូឌុល៖ ភ្ជាប់ឯកតាកម្ដៅអគ្គិសនីច្រើនជាស៊េរី ឬស្របគ្នា ដើម្បីបង្កើតម៉ូឌុលត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនីថាមពលខ្ពស់ ឧបករណ៍ត្រជាក់ peltier ឧបករណ៍ peltier ដែលបំពេញតាមតម្រូវការត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនីកម្រិតឧស្សាហកម្ម។
រចនាសម្ព័ន្ធបញ្ចេញកំដៅរួមបញ្ចូលគ្នា៖ បញ្ចូលព្រុយត្រជាក់ជាមួយព្រុយបញ្ចេញកំដៅ និងបំពង់កំដៅ ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបញ្ចេញកំដៅ និងកាត់បន្ថយបរិមាណសរុប។
III សេណារីយ៉ូកម្មវិធីធម្មតានៃអង្គភាពត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី សមាសធាតុត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី
គុណសម្បត្តិដ៏ធំបំផុតនៃម៉ាស៊ីនត្រជាក់ប្រភេទ Thermoelectric ស្ថិតនៅត្រង់លក្ខណៈរឹងរបស់វា ប្រតិបត្តិការគ្មានសំឡេងរំខាន និងការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពយ៉ាងច្បាស់លាស់។ ដូច្នេះ ពួកវាកាន់កាប់តំណែងដែលមិនអាចជំនួសបាននៅក្នុងសេណារីយ៉ូដែលម៉ាស៊ីនបង្ហាប់មិនស័ក្តិសមសម្រាប់ធ្វើឱ្យត្រជាក់។
ក្នុងវិស័យអេឡិចត្រូនិចប្រើប្រាស់
ការរលាយកំដៅទូរស័ព្ទចល័ត៖ ទូរស័ព្ទលេងហ្គេមលំដាប់ខ្ពស់ត្រូវបានបំពាក់ដោយម៉ូឌុលត្រជាក់មីក្រូទែរម៉ូអេឡិចត្រិច ម៉ូឌុល TEC ឧបករណ៍ peltier ម៉ូឌុល peltier ដែលរួមផ្សំជាមួយប្រព័ន្ធត្រជាក់រាវ អាចបន្ថយសីតុណ្ហភាពបន្ទះឈីបបានយ៉ាងឆាប់រហ័ស ការពារការថយចុះប្រេកង់ដោយសារតែការឡើងកំដៅខ្លាំងអំឡុងពេលលេងហ្គេម។
ទូរទឹកកករថយន្ត, ទូរត្រជាក់រថយន្ត៖ ទូរទឹកកករថយន្តតូចៗភាគច្រើនប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាត្រជាក់ដោយទែម៉ូអេឡិចត្រិច ដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវមុខងារត្រជាក់ និងកំដៅ (កំដៅអាចសម្រេចបានដោយប្តូរទិសដៅចរន្ត)។ ពួកវាមានទំហំតូច ប្រើប្រាស់ថាមពលទាប និងឆបគ្នាជាមួយការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល 12V របស់រថយន្ត។
ពែងត្រជាក់ភេសជ្ជៈ/ពែងអ៊ីសូឡង់៖ ពែងត្រជាក់ចល័តនេះត្រូវបានបំពាក់ដោយបន្ទះត្រជាក់ខ្នាតតូចដែលភ្ជាប់មកជាមួយ ដែលអាចធ្វើឱ្យភេសជ្ជៈត្រជាក់បានយ៉ាងឆាប់រហ័សដល់សីតុណ្ហភាពពី 5 ទៅ 15 អង្សាសេដោយមិនចាំបាច់ពឹងផ្អែកលើទូរទឹកកក។
២. វិស័យវេជ្ជសាស្ត្រ និងជីវសាស្រ្ត
ឧបករណ៍គ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពដ៏ជាក់លាក់៖ ដូចជាឧបករណ៍ PCR (ឧបករណ៍ប្រតិកម្មខ្សែសង្វាក់ប៉ូលីមែរ) និងទូរទឹកកកឈាម ត្រូវការបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពទាបដែលមានស្ថេរភាព។ គ្រឿងបន្លាស់ទូរទឹកកកស៊ីមីកុងដុកទ័រអាចសម្រេចបានការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពដ៏ជាក់លាក់ក្នុងរង្វង់ ±0.1°C ហើយមិនមានហានិភ័យនៃការចម្លងរោគទូរទឹកកកឡើយ។
ឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រចល័ត៖ ដូចជាប្រអប់ទូរទឹកកកអាំងស៊ុយលីន ដែលមានទំហំតូច និងមានអាយុកាលថ្មយូរ គឺសមរម្យសម្រាប់អ្នកជំងឺទឹកនោមផ្អែមយកតាមខ្លួននៅពេលចេញទៅក្រៅ ដែលធានាបាននូវសីតុណ្ហភាពផ្ទុកអាំងស៊ុយលីន។
ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពឧបករណ៍ឡាស៊ែរ៖ សមាសធាតុស្នូលនៃឧបករណ៍ព្យាបាលដោយឡាស៊ែរវេជ្ជសាស្ត្រ (ដូចជាឡាស៊ែរ) ងាយនឹងរងផលប៉ះពាល់ដោយសីតុណ្ហភាព ហើយសមាសធាតុត្រជាក់ស៊ីមីកុងដុកទ័រអាចរលាយកំដៅបានភ្លាមៗ ដើម្បីធានាបាននូវប្រតិបត្តិការដែលមានស្ថេរភាពនៃឧបករណ៍។
៣. វិស័យឧស្សាហកម្ម និងអវកាស
ឧបករណ៍ទូរទឹកកកខ្នាតតូចឧស្សាហកម្ម៖ ដូចជាបន្ទប់សាកល្បងភាពចាស់នៃសមាសធាតុអេឡិចត្រូនិច និងអាងងូតទឹកសីតុណ្ហភាពថេរនៃឧបករណ៍វាស់ភាពជាក់លាក់ ដែលតម្រូវឱ្យមានបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពទាបក្នុងស្រុក អង្គភាពត្រជាក់ទែរម៉ូអេឡិចត្រិច សមាសធាតុទែរម៉ូអេឡិចត្រិចអាចត្រូវបានប្ដូរតាមបំណងជាមួយនឹងថាមពលទូរទឹកកកតាមតម្រូវការ។
ឧបករណ៍អវកាស៖ ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចនៅក្នុងយានអវកាសមានការលំបាកក្នុងការរលាយកំដៅនៅក្នុងបរិយាកាសកន្លែងទំនេរ។ ប្រព័ន្ធត្រជាក់ទែម៉ូអេឡិចត្រិច ឯកតាត្រជាក់ទែម៉ូអេឡិចត្រិច សមាសធាតុទែម៉ូអេឡិចត្រិច ជាឧបករណ៍រឹង មានភាពជឿជាក់ខ្ពស់ និងមិនរំញ័រ ហើយអាចប្រើសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពនៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចនៅក្នុងផ្កាយរណប និងស្ថានីយ៍អវកាស។
៤. សេណារីយ៉ូថ្មីៗផ្សេងទៀត
ឧបករណ៍ពាក់បាន៖ មួកសុវត្ថិភាព និងឈុតត្រជាក់ឆ្លាតវៃ ដែលមានបន្ទះត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនីដែលអាចបត់បែនបាន ដែលភ្ជាប់មកជាមួយ អាចផ្តល់ភាពត្រជាក់ក្នុងមូលដ្ឋានសម្រាប់រាងកាយមនុស្សនៅក្នុងបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងសមរម្យសម្រាប់អ្នកធ្វើការក្រៅផ្ទះ។
ភស្តុភារកម្មខ្សែសង្វាក់ត្រជាក់៖ ប្រអប់វេចខ្ចប់ខ្សែសង្វាក់ត្រជាក់តូចៗ ដែលដំណើរការដោយប្រព័ន្ធត្រជាក់កម្ដៅ ម៉ាស៊ីនត្រជាក់ peltier និងថ្ម អាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការដឹកជញ្ជូនវ៉ាក់សាំង និងផលិតផលស្រស់ៗក្នុងចម្ងាយខ្លី ដោយមិនចាំបាច់ពឹងផ្អែកលើឡានដឹកទំនិញទូរទឹកកកធំៗ។
IV. ដែនកំណត់ និងនិន្នាការអភិវឌ្ឍន៍នៃអង្គភាពត្រជាក់កម្ដៅ និងសមាសធាតុត្រជាក់ peltier
ដែនកំណត់ដែលមានស្រាប់
ប្រសិទ្ធភាពត្រជាក់មានកម្រិតទាប៖ សមាមាត្រប្រសិទ្ធភាពថាមពល (COP) របស់វាជាធម្មតាស្ថិតនៅចន្លោះ 0.3 និង 0.8 ដែលទាបជាងប្រសិទ្ធភាពត្រជាក់របស់ម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ (COP អាចឡើងដល់ 2 ទៅ 5) ហើយមិនស័ក្តិសមសម្រាប់សេណារីយ៉ូត្រជាក់ទ្រង់ទ្រាយធំ និងមានសមត្ថភាពខ្ពស់នោះទេ។
តម្រូវការបញ្ចេញកំដៅខ្ពស់៖ ប្រសិនបើកំដៅនៅចុងបញ្ចេញកំដៅមិនអាចបញ្ចេញបានទាន់ពេលវេលាទេ វានឹងប៉ះពាល់យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់ប្រសិទ្ធភាពត្រជាក់។ ដូច្នេះ វាត្រូវតែបំពាក់ដោយប្រព័ន្ធបញ្ចេញកំដៅដែលមានប្រសិទ្ធភាព ដែលកំណត់ការអនុវត្តក្នុងសេណារីយ៉ូតូចៗមួយចំនួន។
តម្លៃខ្ពស់៖ តម្លៃរៀបចំសម្ភារៈកម្ដៅអគ្គិសនីដែលមានដំណើរការខ្ពស់ (ដូចជា Bi₂Te₃ ដែលមានសារធាតុណាណូដូប) គឺខ្ពស់ជាងសម្ភារៈទូរទឹកកកបែបប្រពៃណី ដែលបណ្តាលឱ្យមានតម្លៃខ្ពស់នៃគ្រឿងបន្លាស់លំដាប់ខ្ពស់។
២. និន្នាការអភិវឌ្ឍន៍នាពេលអនាគត
របកគំហើញសម្ភារៈ៖ អភិវឌ្ឍសម្ភារៈកម្ដៅអគ្គិសនីតម្លៃ ZT ខ្ពស់ និងតម្លៃទាប ជាមួយនឹងគោលដៅនៃការបង្កើនតម្លៃ ZT សីតុណ្ហភាពបន្ទប់ដល់ជាង 2.0 និងបង្រួមគម្លាតប្រសិទ្ធភាពជាមួយនឹងការត្រជាក់ដោយម៉ាស៊ីនបង្ហាប់។
ភាពបត់បែន និងការរួមបញ្ចូលគ្នា៖ អភិវឌ្ឍម៉ូឌុលត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនីដែលអាចបត់បែនបាន ម៉ូឌុល TEC ម៉ូឌុលកម្ដៅអគ្គិសនី ឧបករណ៍ peltier ម៉ូឌុល peltier ឧបករណ៍ត្រជាក់ peltier ដើម្បីសម្របខ្លួនទៅនឹងឧបករណ៍ផ្ទៃកោង (ដូចជាទូរស័ព្ទចល័តអេក្រង់បត់បែន និងឧបករណ៍ពាក់ឆ្លាតវៃ)។ លើកកម្ពស់ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃសមាសធាតុត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនីជាមួយបន្ទះឈីប និងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ដើម្បីសម្រេចបាននូវ "ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពកម្រិតបន្ទះឈីប"។
ការរចនាសន្សំសំចៃថាមពល៖ តាមរយៈការរួមបញ្ចូលបច្ចេកវិទ្យាអ៊ីនធឺណិតនៃវត្ថុ (iot) ការចាប់ផ្ដើម-បញ្ឈប់ដ៏ឆ្លាតវៃ និងការគ្រប់គ្រងថាមពលនៃសមាសធាតុត្រជាក់ត្រូវបានសម្រេច ដែលកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពលសរុប។
សេចក្តីសង្ខេប
អង្គភាពត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី អង្គភាពត្រជាក់ peltier ប្រព័ន្ធត្រជាក់កម្ដៅអគ្គិសនី ជាមួយនឹងគុណសម្បត្តិពិសេសរបស់វា ដែលជាស្ថានភាពរឹង ស្ងាត់ និងគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពបានយ៉ាងច្បាស់លាស់ កាន់កាប់តំណែងសំខាន់មួយនៅក្នុងវិស័យដូចជា អេឡិចត្រូនិកប្រើប្រាស់ ការថែទាំសុខភាព និងអាកាសចរណ៍។ ជាមួយនឹងការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងជាបន្តបន្ទាប់នៃបច្ចេកវិទ្យាសម្ភារៈកម្ដៅអគ្គិសនី និងការរចនារចនាសម្ព័ន្ធ បញ្ហានៃប្រសិទ្ធភាពត្រជាក់ និងថ្លៃដើមរបស់វានឹងប្រសើរឡើងជាលំដាប់ ហើយវាត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងជំនួសបច្ចេកវិទ្យាត្រជាក់ប្រពៃណីនៅក្នុងសេណារីយ៉ូជាក់លាក់បន្ថែមទៀតនាពេលអនាគត។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១២ ខែធ្នូ ឆ្នាំ ២០២៥
