Pourquoi nous remplaçons l’air forcé par le chauffage infrarouge dans la fabrication de nanotubes de carbone
Lors de la croissance des nanotubes de carbone, tout dépend de la manière dont on gère la chaleur. Si l’activation du catalyseur ne se fait pas correctement, toute la production est compromise.
De nombreuses usines utilisent toujours une circulation d’air chaud. Honnêtement, c’est un frein important. Le chauffage par air forcé repose sur la convection : il faut attendre que l’air devienne chaud, puis que cet air réchauffe progressivement le substrat. Ce processus prend énormément de temps pour atteindre une température stable.
Le chauffage infrarouge fonctionne différemment : il utilise de l’énergie rayonnante pour transmettre directement de la chaleur au matériau.
Le temps perdu
Pensez au temps gaspillé avec ce système. Avec l’air chaud, il faut chauffer toute l’atmosphère de la chambre avant même que le matériau ne commence à se réchauffer. Cela représente un retard significatif.
Les lampes infrarouges, quant à elles, ne fonctionnent pas de cette manière. Elles émettent des photons qui sont immédiatement absorbés par le matériau. On évite ainsi l’intervention d’un intermédiaire. Dans le traitement des semi-conducteurs, les temps de préchauffage sont passés de minutes à secondes. C’est une véritable avancée. Des cycles plus rapides permettent de traiter davantage de wafer sans effort supplémentaire.
Plus de puissance en moins d’espace
Pour obtenir la chaleur nécessaire à la croissance des nanotubes de carbone, nous utilisons des émetteurs infrarouges à haute puissance. Ce ne sont pas des chauffages domestiques ordinaires : ils concentrent une grande quantité de chaleur dans une petite zone.
Grâce à cela, il n’est plus nécessaire d’utiliser de grands fours isolés pour maintenir l’air chaud. La taille de l’équipement diminue donc. De plus, ces émetteurs peuvent être répartis en différentes zones. C’est l’avantage majeur : si une partie du matériau est un peu froide, il n’est pas nécessaire d’augmenter la température de tout le système. Il suffit d’augmenter la puissance de cette lampe en particulier. C’est très précis.
Les limites
Cependant, le chauffage infrarouge n’est pas une solution miracle pour tout. Comme la chaleur atteint immédiatement la surface, il fallait veiller à savoir jusqu’à quelle profondeur elle pénètre réellement dans le matériau. Si le substrat est trop épais, ou si le matériau reflète la lumière, le centre du matériau peut rester froid, tandis que la surface est chaude. Il faut donc trouver l’équilibre entre l’intensité du chauffage infrarouge et l’émissivité du matériau. Sinon, risque de brûlure de la surface, alors que le centre reste froid.