Perché stiamo sostituendo l’aria forzata con il riscaldamento a infrarossi nella produzione di nanotubi di carbonio
Quando si producono nanotubi di carbonio, tutto dipende dal modo in cui viene gestito il calore. Se l’attivazione del catalizzatore non avviene correttamente, l’intera produzione va sprecata.
Molte aziende continuano ancora a utilizzare sistemi di riscaldamento ad aria calda. Onestamente, è un limite significativo. Il riscaldamento ad aria forzata si basa sulla convezione: bisogna aspettare che l’aria diventi calda, per poi farla agire sul materiale. Questo processo richiede molto tempo per stabilizzarsi.
Il riscaldamento a infrarossi invece funziona in modo diverso: utilizza energia radiante per trasmettere il calore direttamente al materiale.
Il problema legato al tempo di attesa
Pensate al tempo perso: con l’aria calda, bisogna riscaldare l’intera camera prima che il pezzo da lavorare inizi a scaldarsi. È un ritardo che rallenta tutto il processo di produzione.
Le lampade a infrarossi non presentano questo problema: emettono fotoni che vengono assorbiti immediatamente dal materiale. In questo modo si elimina il “intermediario” necessario per il riscaldamento. Nella produzione di semiconduttori, i tempi di riscaldamento sono passati da minuti a secondi.
È davvero un vantaggio enorme: cicli più rapidi significano che si possono produrre più wafer in meno tempo, senza sforzi eccessivi.
Più potenza in meno spazio
Per ottenere il livello di calore necessario per la crescita dei nanotubi di carbonio, utilizziamo emettitori a infrarossi ad alta potenza. Non si tratta di semplici scaldatori domestici: questi dispositivi riescono a generare una grande quantità di calore in un’area ridotta.
Grazie a ciò, non è più necessario utilizzare forni enormi e ingombranti per mantenere l’aria calda. Inoltre, è possibile configurare questi dispositivi in modo da riscaldare soltanto le zone necessarie. Se notate che una parte del tubo è troppo fredda, basta aumentare la potenza soltanto su quella zona specifica. È un sistema molto preciso.
I limiti
Tuttavia, il riscaldamento a infrarossi non è una soluzione perfetta per ogni situazione. Poiché il calore raggiunge la superficie in modo istantaneo, bisogna fare attenzione a quanto in profondità arrivi effettivamente il calore. Se il materiale è troppo spesso o se riflette la luce, il nucleo del materiale potrebbe rimanere freddo, mentre la superficie è già calda.
Bisogna quindi trovare il giusto equilibrio tra intensità del riscaldamento a infrarossi ed emissività del materiale. Altrimenti, si rischia di bruciare la superficie, mentre il centro del materiale rimane freddo.