米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）、物理测量标准研究部、应用电工标准研究组研究员大川健二郎、首席研究员天谷泰隆、副研究主任藤木博之、首席研究员金子伸久等热电感现象''在某些条件下普遍存在。
这次，AIST 根据热传导方程从理论上分析了固体材料中由于电流而产生的热量流动。精确解中，我们阐明了“热感应现象”发生的条件，即在某一时刻，材料中心会出现与材料两端温差相反方向的热流。此外，通过基于理论优化电流频率，我们能够演示热电材料中的“热感应现象”。另外，在这篇新闻稿中，热量在某一时刻以与材料两端温差相反的方向在材料中心流动，这被称为“热量逆流”。
在变得越来越小、集成度越来越高的电子设备中，为了防止性能恶化和故障，热控制已成为一个重要问题。这一成果为固体材料前所未有的局部热控制技术打开了大门，有望应用于迄今为止难以实现的小型集成电子元件等热量集中区域的高效局部冷却和散热技术。
这一发现的详细内容将发表在2021年12月16日出版的学术期刊《
通信物理''
本研究的“热感应现象”概念图（左）和原理验证实验结果（右）
近年来，电子设备变得越来越小、越来越密集，导致发热密度增加。电子设备内热量集中的区域需要先进的热控制技术进行局部冷却和散热。设备内部的热量流动类似于电路热电路设计作为抑制热疲劳导致的性能下降并确保部件寿命和安全性的基础技术非常重要。
AIST 开发了电压和电阻等物理量的精密测量技术，并将其确立为国家计量标准。当电流流过电路时，如果电路上存在温度梯度，热电效应产生热电动势，影响测量值的不确定度。因此，精确的电测量需要精确的热分析技术。热电材料塞贝克系数的绝对测量（2017 年 11 月 22 日日产 AIST 新闻稿)等测量技术和开发柔性热电模块(2018 年 1 月 23 日日产 AIST 新闻稿) 这次，我们阐明了固体材料中心局部瞬时发生的“热感应现象”的原理，并进行了演示。
阻止温度变化的热流现象可以与电路中的电感（产生阻止电流流过线圈的感应电动势的元件）进行比较。热电感''。然而，热力学第二定律，需要从外部施加某种功才能实现这种现象，因此迄今为止只有很少的报道，只有利用流体中的自然对流来冷却加热元件以及在极低温度下的特殊大型实验系统的报道。此外，根据经验，当特殊的低频交流电通过热电材料时，热电材料中会出现独特的热流，例如“热感应现象”，但这种现象背后的原理仍然未知。
这次，我们重点关注珀耳帖效应（一种热电效应），并使用热传导方程分析了由于从外部施加的交流电而导致材料内部的热量移动。结果，我们发现，当满足一定条件时，无论材料如何，都会普遍出现“热感应现象”。
一般来说，当电流从正极流过固体材料到负极时，由于珀耳帖效应，电极与材料之间的界面处会发生发热和吸热，从而在材料内产生温度梯度。这次，从热传导方程获得的精确解表明，温度梯度随电流频率的变化而变化很大（图1）。图1左栏显示的是直流电从材料左端流向右端时的情况，材料左端温度高，右端温度低。因此，热量从左向右流动。图1中的中心柱和图1中的右柱代表了交流电通过材料时的瞬时状态的典型示例，材料的左边缘和右边缘分别变热和变冷，产生很大的温差。
例如，在样品长度为15毫米的铋碲（Bi-Te）热电材料的情况下，当施加10Hz或更高的交流电时，电流的方向以短周期交替变化，因此由珀耳帖效应引起的热流（发热/吸热）被抵消。因此，材料内部温度分布均匀，几乎不发生热流（图 1 右栏）。然而，当施加约40 mHz的交流电时，材料的热响应跟不上电流方向反转的速率，因此由于珀耳帖效应，材料中心出现温度梯度，其方向与材料两端的温差方向相反。由于温度梯度的方向与热量流动的方向相同，因此在这种情况下，热量在材料中心沿相反的方向流动。在本新闻稿中，这种现象被称为“热感应现象”（图 1 中的中行）。此外，随着电流方向反转，热流方向也会反转（另请参见图 2 中的在线新闻视频）。我们首次证实，这种热流的产生可以根据热传导方程的精确解来定量解释。
图1 受到不同频率的直流电和交流电作用的材料内的温度和热流分布
图2“热电感现象”图像
当左端变热、右端变冷时，整体热流从左向右流动，但在中心有相反方向的热流。热流的方向也根据交流电的周期重复反转。
未来，我们将把与外部热源的相位同步方法和施加电流值优化的成果作为电子元件的局部冷却和散热技术，以实现利用“热感应现象”的热控制技术。
已出版的杂志：通信物理
论文标题：利用珀耳帖诱导热感应效应实现反向热流
作者：大川健二郎、天贝康孝、藤木博之和金子信久