Superelastische NiTi-Dünnschicht zur Auslösung von Hochleistungs- und Hochhaltbarkeits-Thermoelektrischen Geräten

Die Haltbarkeit von thermoelektrischen Geräten (TEDs) ist von entscheidender Bedeutung, da sie häufigen Strom- oder Temperaturschocks während des Betriebs standhalten müssen. Hier wird eine Formgedächtnislegierung NiTi-Dünnfilm entwickelt, um als potenzielle Barriereschicht die Haltbarkeit von Bi2Te3-basierten TEDs signifikant zu verbessern. Die Analyse der Atomauflösung durch Mikroskopie bestätigt, dass die gesputterten NiTi-Dünnfilm-Barriereschichten mit B2-Austenit- und B19'-Martensitphasen koexistieren, die NiTi/Bi2Te3-Verbindungen bilden und ausgezeichnete Superelastizität sowie Fähigkeit zur Dehnungsrückkehr aufweisen. Unter diesen besitzt die NiTi-Barrierschicht im äquimolaren Verhältnis die höchste ηe und ηd (52,1 % und 59,3 %, respektive), was eine einzigartige Superelastizität zeigt. Die NiTi/Bi2Te3-verknüpften TEDs erreichen eine maximale Kühlleistung von 3,55 W·cm–2, was deutlich höher ist als bei anderen berichteten TEDs. Wichtig ist, dass nach 10.000 Alterungszyklen des gepulsten Stroms der Rückgang der maximalen Kühltemperaturdifferenz für das NiTi/Bi2Te3-verknüpfte Gerät nur die Hälfte dessen beträgt, was für das traditionelle Ni/Bi2Te3-Gerät gemessen wurde, was eine bemerkenswert verbesserte Haltbarkeit zeigt. Diese Arbeit zeigt, dass die superelastische NiTi-Barrierschicht als hervorragender Stresspuffer Einblick in die Realisierung von hochleistungsfähigen und hochhaltbaren TEDs gibt.