왜 CNT 제조에 강제 공기 난방 대신 적외선을 사용하는가?
탄소나노튜브를 생산할 때 가장 중요한 것은 열을 어떻게 처리하느냐입니다. 촉매의 활성화가 제대로 이루어지지 않으면 전체 과정이 실패로 돌아갑니다.
많은 공장들이 여전히 강제 공기 순환 방식을 사용하고 있습니다. 솔직히 말해서, 이 방식은 병목 현상을 초래합니다. 강제 공기 난방은 대류 현상에 의존하기 때문에, 공기가 뜨거워질 때까지 기다렸다가 그 공기가 기판을 서서히 따뜻하게 하는 식입니다. 안정된 상태에 도달하는 데 오랜 시간이 걸립니다.
반면 적외선 난방은 다르게 작동합니다. 복사 에너지를 이용해 열을 직접 재료 속으로 전달합니다.
시간 낭비를 줄일 수 있습니다
강제 공기 난방의 경우, 작업물이 움직이기 시작하기 전에 우선 챔버 내부의 공기를 뜨겁게 만들어야 합니다. 이러한 지연 때문에 작업 효율이 떨어집니다.
적외선 램프는 그런 문제가 없습니다. 광자가 재료에 닿으면 즉시 흡수됩니다. 중간 단계가 필요 없습니다. 반도체 제조 과정에서는 처리 시간이 몇 분에서 몇 초로 줄어들었습니다.
이는 큰 이점입니다. 빠른 처리 속도 덕분에 더 많은 웨이퍼를 처리할 수 있으며, 노력도 줄어듭니다.
더 작은 공간에서 더 많은 열을 얻을 수 있습니다
CNT 성장에 필요한 열을 얻기 위해 고출력 적외선 발생기를 사용합니다. 이것들은 일반적인 가정용 히터와는 다릅니다. 소형 공간에도 많은 열을 생성할 수 있습니다.
따라서 공기를 따뜻하게 유지하기 위해 거대하고 무거운 절연 오븐이 필요하지 않습니다. 설비의 크기도 줄어듭니다.
게다가, 이 장비들을 여러 구역으로 나눌 수 있습니다. 이게 가장 좋은 점입니다. 만약 특정 부분의 온도가 너무 낮다면, 전체 시스템의 온도를 높일 필요가 없습니다. 해당 부분만의 전력을 조절하면 됩니다. 매우 정확합니다.
단점도 있습니다
물론 적외선도 모든 문제를 해결할 수 있는 마법의 해결책은 아닙니다.
열이 표면에 즉시 도달하기 때문에, 그 열이 실제로 얼마나 깊이 들어가는지 주의해야 합니다. 만약 기판이 너무 두껍거나, 재료가 빛을 반사한다면, 표면은 뜨겁지만 내부는 여전히 차가울 수 있습니다.
적외선의 세기와 재료의 방사율 사이의 적절한 균형을 찾아야 합니다. 그렇지 않으면 외부만 타버리고 내부는 여전히 차가울 위험이 있습니다.