高性能熱電デバイスを超高速に製造する新方法を開発

November, 22, 2022, Notre Dame--ノートルダム大学航空宇宙/工学准教授、Yanliang Zhangと協力者、Alexander DowlingおよびTengfei Luoは、高性能省エネ熱電デバイスを作製するマシンラーニング支援超高速の新方法を開発した。

新プロセスは、超短パルス光を使って1秒以下で(従来のサーマルオブン焼結は数時間かかる)熱電材料を焼結する。研究チームは、ナノ粒子インクをフレキシブルデバイスに変えるこの方法をスピードアップした。これには、マシンラーニングを利用して、超高速であるが複雑な焼結プロセスの最適条件を見つけ出した。

研究成果は、Energy and Environmental Science誌に発表された。

フレキシブル熱電デバイスは、Zhangによると、廃熱の電気への直接変換、固体冷凍に大きなチャンスがある。さらなる利点には電源や冷却デバイスがある。グリーンハウスガスは出さず、可動部分がないので耐久性があり、静かである。

エネルギーや環境的持続可能性への潜在的に広範な影響にも関わらず、熱電デバイスは大規模なアプリケーションを実現していない。高速で、コスト効果の優れた自動製法が欠如しているためである。マシンラーニング支援超高速フラッシュ焼結法により、ハイパフォーマンス、環境に優しいデバイスを非常に高速に、また著しく低コストで製造することを可能になった。

「成果は、ウエアラブル個人デバイスからセンサやエレクトロニクス、産業用IoTsまでのあらゆるものへの電力供給に適用される」(Zhang)。

「フォトニックフラッシュ加工とマシンラーニングの統合成功は、幅広い範囲のエネルギーや電子材料の拡張性の高い、低コスト製造に一般化可能である」

Zhangは、ノートルダム先端製造&エネルギー研究所の主席研究者。
(詳細は、https://news.nd.edu)