Proč v výrobě uhlíkových nanotrubic nahrazujeme nucené chlazení infračerveným zahřevem
Při výrobě uhlíkových nanotrubic jde všechno o to, jak zacházíte s teplem. Pokud není správně aktivován katalyzátor, celá série produktů je zničena.
Mnoho provozů stále používá cirkulaci horkého vzduchu. Upřímně? To je úzké hrdlo. Nucené chlazení funguje na principu konvekce – musíte nejprve počkat, až se vzduch ohřeje, a poté ještě počkat, než tento vzduch pomalu ohřeje povrch materiálu. Stabilizace trvá opravdu dlouho.
Infračervené zahřevání funguje jinak. Využívá zářivou energii k přímému přenosu tepla do materiálu.
Čekání
Všimněte si času, který plýtváte. Při použití horkého vzduchu musíte nejprve ohřát celou atmosféru v komoře, než se vůbec začne pohybovat pracovní kus. Toto opoždění ničí efektivitu procesu.
Infračervené lampy takto nefungují. Vysílají fotony, které okamžitě dopadnou na materiál a jsou absorbovány. Vyřazujete tím prostředníka. V hlubokém zpracování polovodičů jsme viděli, jak se doby nastartování zkrátily z minut na sekundy.
Je to obrovský benefit. Rychlejší cykly znamenají, že můžete vyrobit více destiček během směny, aniž byste se námahali.
Více výkonu na menším prostoru
Abychom dosáhli teploty potřebné pro růst uhlíkových nanotrubic, používáme vysoce výkonné infračervené zdroje. Nejedná se o běžné domácí topidla. Ty dokážou zajistit vysokou teplotní hustotu na malém prostoru.
Díky tomu nepotřebujete obrovské, objemné izolované pece jen proto, abyste udrželi vzduch v teple. Rozměry vašeho zařízení se tak zmenšují.
Kromě toho můžete tyto zdroje zapojit do jednotlivých oblastí. To je nejlepší část. Pokud zjistíte, že jeden prvek trubice je trochu studený, nemusíte zvyšovat teplotu v celém systému. Stačí zvýšit výkon pouze u té konkrétní lampy. Je to přesné.
Nevýhody
Infračervené zahřevání však není řešením na všechno. Jelikož teplota dopadá okamžitě na povrch, musíte sledovat, jak hluboko ve skutečnosti teplota proniká do materiálu. Pokud je povrchová vrstva příliš silná, nebo pokud materiál světlo odráží, jádro může zůstat studené, zatímco povrch je horký.
Musíte najít tu správnou rovnováhu mezi intenzitou infračerveného záření a emisivitou materiálu. Jinak riskujete spálení povrchu, zatímco střed zůstane studený.