High Yield Self Assembly of Functional Thermoelectric Devices

功能性热电器件的高产率自组装

基本信息

  • 批准号:
    0927637
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.71万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-08-01 至 2014-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research objective of this award is increase rate and yield of microscale self-assembly processes. In self-assembly, components are designed to spontaneously bond when brought together as by mixing or agitation. The rate of component assembly and the process yield depend on the characteristics of the interaction processes. The research approach will first validate and refine force and energy models of individual self-assembly bonds. These bond models will provide key inputs into a stochastic process models that relate controllable process parameters to process rate and yield. The models will be experimentally validated through assembly of a function microsystem?a micro thermoelectric cooler. The micro thermoelectric cooler will be assembled from high performance nanostructured thermoelectric materials to validate the predictive capabilities of the models. Deliverables include capillary bond models, general self-assembly process models, experimental model validation, process of generating models of related processes, documentation of results, and educational outreach to K-12 students.If successful, the results of this research will enable large scale integration of components too small to effectively pick up and manipulate using current assembly techniques. This will improve performance of microsystems by enabling integration of new materials and devices. For example, smaller thermoelectric elements can be integrated for more efficient cooling of electronic and photonic equipment and lower cost recovery of waste heat. The models and the methods for building them developed through this project can be adapted to self-assembly using other bond types and at other size scales. Examples from this work will be incorporated into presentations to K-6 students to teach important concepts about energy and to increase students? recognition of the role science and engineering play in their lives. High school demonstrations will be used to recruit students for hands-on lab work on the project during the summers. Advances from this project will also be integrated into graduate and undergraduate courses.
该奖项的研究目标是显微镜自组装过程的增加率和收益率。 在自组装中,组件被设计为当通过混合或搅拌将其组合在一起时自发结合。 组件组件的速率和过程产量取决于交互过程的特征。 该研究方法将首先验证和完善单个自组装键的力和能量模型。 这些债券模型将为随机过程模型提供关键输入,该过程将可控的过程参数与过程速率和产量相关联。 这些模型将通过组装函数微系统?微型热电冷却器来实验验证。 微型热电冷却器将从高性能纳米结构的热电材料组装,以验证模型的预测能力。 可交付成果包括毛细管键模型,一般自组装过程模型,实验模型验证,生成相关过程模型的过程,结果文档以及向K-12学生提供的教育宣传。如果成功,这项研究的结果将使组件的大规模整合太小,无法使用当前的组装技术有效地拾取和操纵。 这将通过促进新材料和设备的整合来提高微型系统的性能。 例如,可以集成较小的热电元素,以更有效地冷却电子和光子设备,并降低废热的成本回收率。 通过该项目开发的模型和建筑方法可以使用其他债券类型和其他尺寸尺度来自组装。 这项工作的示例将被纳入K-6学生的演讲中,以教授有关能量并增加学生的重要概念?认识科学和工程在他们的生活中所扮演的角色。 高中示威活动将在夏季招募学生在该项目上进行实验室工作。 该项目的进步还将集成到研究生和本科课程中。

项目成果

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