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、光子學和其他高密度電子系統的發展極大地提高了對高效緊湊型冷卻解決方案的需求。傳統的冷卻方法，如基于風扇或液體冷卻系統，由于其尺寸、噪聲和被動冷卻，通常不適用于微尺度應用。熱電器件能夠直接利用電能實現熱量的定向傳輸，該固態制冷過程無需制冷劑且無機械振動。微型熱電制冷器件憑借其高制冷功率密度和快速響應特性，在電子設備熱管理領域展現出重要應用價值。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異的熱電性能，還擁有出色的機械性能以及更低的原料成本。因此，開發基于鉍化鎂基材料的新型微型熱電制冷器件，有望為熱管理領域提供新的解決方案。
近日，哈爾濱工業大學張倩、毛俊教授團隊開發出鉍化鎂基微型熱電制冷器件，在室溫下實現了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5.7瓦每平方厘米（W/cm2），提升幅度達3.5倍。該鉍化鎂基微型熱電制冷器件可有效降低單片機中央處理器（CPU）的工作溫度。在服役穩定性測試中，其歷經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后，仍能保持98%的初始制冷性能，表現出優異的穩定性。該器件已應用于單片機的中央處理器，實現了溫度有效降低。研究成果以“Miniaturized Mg?Bi?-based thermoelectric cooler for localized electronic thermal management”為題發表在《Nature Communications》期刊。
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