隨著傳統制冷劑對臭氧層的破壞現象、溫室效應現象等逐漸受人類的重視，半導體熱電制冷技術逐漸成為相關領域研究的熱點。與蒸氣壓縮式制冷相比，半導體熱電制冷技術無需制冷劑、節流閥和壓縮機，具有無運動部件、無噪聲、無污染排放、溫度可精確控制等優點，因此應用場景廣泛。如消費電子產品中，用于冷卻CPU和GPU；醫療設備中，用于保存藥品、疫苗和生物樣本，保持低溫環境；汽車工業中，為車座提供制冷功能，提高乘坐舒適度；光學和激光設備中，冷卻激光二極管，確保激光器在穩定的溫度下工作，提高性能和壽命；工業設備中，控制芯片制造過程中的溫度，提高產品質量等。

半導體熱電制冷典型應用——車載冰箱

半導體熱電制冷技術主要是利用帕爾帖效應實現固態制冷的，即當一塊N型半導體和一塊P型半導體結成電偶時，只要在這個電偶回路中接入一個直流電源，電偶上就會流過電流產生電勢差，而發生熱量轉移。在此過程中，電流由N型元件流向P型元件的接頭吸收熱量成為制冷端，由P型元件流向N型元件的接頭釋放熱量成為制熱端。

半導體熱電制冷技術原理

一般來說，半導體制冷效率取決于材料的熱電優值，而熱電優值又決定于材料的電導率、熱導率和塞貝克系數（指溫度每變化 1℃引起熱電偶的熱電動勢的變化值）這三者之間的相互關聯。在燒結前，材料顆粒特征（尺寸、形狀、分布）對最終材料的微觀結構和上述性能有顯著影響。在燒結過程中，燒結溫度、時間和壓力等條件也會影響材料的微觀結構和性能。因此通過控制燒結前顆粒的尺寸、形狀和分布，以及燒結條件，就可以優化材料的微觀結構，提高熱電性能，從而提升熱電制冷技術的效率。

6月12日，在廣州日航酒店舉辦的“中國粉體工業百人論壇”上，粉體圈特別邀請南京工業大學粉體科學與工程研究所的宗鵬安所長現場分享報告《特種半導體用粉體材料》，屆時他將介紹熱電制冷技術中常用的幾種粉體材料，并分析其尺寸、形貌、分布以及燒結工藝對于熱電制冷技術效率的影響。

報告人介紹

宗鵬安，男，中國科學院上海硅酸鹽研究所博士，西北工業大學博士后，清華大學博士后，現任南京工業大學材料物理化學系副主任、粉體科學與工程研究所所長。長期從事半導體發電與制冷材料技術、微納與柔性制造及其在新能源、熱管理及傳感器中的應用研究。在Energy Environ. Sci.、Nano Energy、Small、Carbon等期刊上發表論文50余篇，申請發明專利20余件，已授權8件，編寫中英文著作章節4章。主持國家自然科學基金NSAF基金等縱向項目10余項、工業企業橫向項目多項，參與工信部工業強基MLCC專項、航空發動機及燃氣輪機重大專項等。任教育部學位與研究生教育發展中心評審專家、中國教育發展戰略學會人才發展專業委員會評審專家、江蘇/山東/廣東省科技咨詢及項目評審專家等。

粉體工業百人論壇