¿Por qué estamos reemplazando el aire forzado por la calefacción por infrarrojos en la fabricación de nanotubos de carbono?
Cuando se producen nanotubos de carbono, todo depende de cómo se gestione el calor. Si la activación del catalizador no es adecuada, toda la producción se arruina.
Muchas fábricas siguen utilizando sistemas de circulación de aire caliente. La verdad es que eso representa un obstáculo. El aire forzado se basa en la convección, lo cual significa tener que esperar a que el aire se caliente antes de que pueda calentar el sustrato. Esto lleva mucho tiempo.
La calefacción por infrarrojos funciona de manera diferente: utiliza energía radiante para transmitir calor directamente al material.
El problema del tiempo de espera
Piense en el tiempo que se pierde con los sistemas de aire caliente. Hay que calentar toda la atmósfera dentro de la cámara antes de que la pieza empiece a calentarse. Eso representa una demora que afecta negativamente al proceso de producción.
Las lámparas de infrarrojos no funcionan así. Emiten fotones que son absorbidos instantáneamente por el material. De este modo, se evita la necesidad de usar un intermediario. En el procesamiento de semiconductores, el tiempo necesario para calentar el material se reduce de minutos a segundos.
Es una ventaja enorme. Ciclos más rápidos significan que se pueden procesar más wafers en menos tiempo, sin esfuerzo adicional.
Más potencia en menos espacio
Para lograr el nivel de calor necesario para la creación de nanotubos de carbono, utilizamos emisores de infrarrojos de alta potencia. Estos dispositivos no son como los calentadores domésticos comunes. Ofrecen una gran densidad térmica en un área pequeña.
Gracias a esto, no es necesario utilizar hornos enormes e incómodos para mantener el aire caliente. El tamaño del equipo se reduce. Además, se puede conectar estos dispositivos a zonas específicas. Si se observa que una parte del tubo está demasiado fría, no es necesario aumentar la temperatura de todo el sistema. Basta con aumentar la potencia de esa lámpara en particular. Es un método muy preciso.
Las limitaciones
Sin embargo, la calefacción por infrarrojos no es una solución mágica para todo. Dado que el calor llega instantáneamente a la superficie, hay que vigilar hasta qué profundidad llega ese calor. Si el sustrato es demasiado grueso o si el material refleja la luz, es posible que el interior del sustrato siga estando frío, mientras que la superficie está muy caliente.
Es necesario encontrar el equilibrio adecuado entre la intensidad de los infrarrojos y la emisividad del material. De lo contrario, existe el riesgo de quemar la superficie, mientras que el interior sigue estando frío.