來源：Nature Communications

鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-63174-y

01 背景介紹

近年來，微電子、光子學(xué)和其他高密度電子系統(tǒng)的發(fā)展極大地提高了對高效緊湊型冷卻解決方案的需求。傳統(tǒng)的冷卻方法，如基于風(fēng)扇或液體冷卻系統(tǒng)，由于其尺寸、噪聲和被動冷卻，通常不適用于微尺度應(yīng)用。熱電器件能夠直接利用電能實(shí)現(xiàn)熱量的定向傳輸，該固態(tài)制冷過程無需制冷劑且無機(jī)械振動。微型熱電制冷器件憑借其高制冷功率密度和快速響應(yīng)特性，在電子設(shè)備熱管理領(lǐng)域展現(xiàn)出重要應(yīng)用價值。目前，商用微型熱電制冷器件主要基于碲化鉍材料。與之相比，鉍化鎂基合金不僅具備優(yōu)異的熱電性能，還擁有出色的機(jī)械性能以及更低的原料成本。因此，開發(fā)基于鉍化鎂基材料的新型微型熱電制冷器件，有望為熱管理領(lǐng)域提供新的解決方案。

02 成果掠影

近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)張倩、毛俊教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)出鉍化鎂基微型熱電制冷器件，在室溫下實(shí)現(xiàn)了59.0開爾文（K）制冷溫差和5.7瓦每平方厘米（W/cm2）的制冷功率密度以及65開爾文每秒（K/s）的高冷卻速度。相較此前報道的鉍化鎂基熱電制冷器件，該器件在室溫下的制冷功率密度高達(dá)5.7瓦每平方厘米（W/cm2），提升幅度達(dá)3.5倍。該鉍化鎂基微型熱電制冷器件可有效降低單片機(jī)中央處理器（CPU）的工作溫度。在服役穩(wěn)定性測試中，其歷經(jīng)270小時、約3000次1安培每平方毫米與3安培每平方毫米工作電流循環(huán)后，仍能保持98%的初始制冷性能，表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。該器件已應(yīng)用于單片機(jī)的中央處理器，實(shí)現(xiàn)了溫度有效降低。研究成果以“Miniaturized Mg?Bi?-based thermoelectric cooler for localized electronic thermal management”為題發(fā)表在《Nature Communications》期刊。

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