Por que estamos substituindo o ar forçado pelo aquecimento por infravermelho na fabricação de nanotubos de carbono
Quando se produzem nanotubos de carbono, tudo depende de como o calor é gerenciado. Se a ativação do catalisador não for eficaz, todo o lote será desperdiçado.
Muitas fábricas ainda utilizam circulação de ar quente. Sinceramente, isso é um obstáculo. O ar forçado depende da convecção, ou seja, espera-se que o ar esquente primeiro, e só então ele aquece o material. Isso leva muito tempo para que o processo se estabilize.
O aquecimento por infravermelho funciona de maneira diferente. Ele utiliza energia radiante para transmitir calor diretamente ao material.
O tempo de espera
Pense no tempo que é desperdiçado com o ar quente: é preciso aquecer toda a atmosfera dentro da câmara antes que a peça começe a se aquecer. Esse atraso prejudica o ritmo do processo.
As lâmpadas de infravermelho não funcionam dessa maneira. Elas emitem fótons que são absorvidos instantaneamente pelo material. Assim, não há necessidade de intermediários. No processamento de semicondutores, o tempo necessário para o aquecimento diminuiu de minutos para segundos.
É uma grande vantagem. Ciclos mais rápidos significam que é possível produzir mais wafers em menos tempo.
Mais eficiência em menos espaço
Para obter o calor necessário para o crescimento dos nanotubos de carbono, usamos emissores de infravermelho de alta potência. Eles não são como os aquecedores comuns. Eles concentram muita energia térmica em uma área pequena.
Por isso, não é preciso usar fornos enormes e volumosos para manter o ar quente. O tamanho do equipamento diminui. Além disso, é possível ajustar a intensidade do calor apenas em determinadas áreas. Se uma parte do tubo estiver fria, basta aumentar a potência apenas nessa área. É preciso ter precisão.
As desvantagens
O aquecimento por infravermelho não é a solução mágica para tudo. Como o calor atinge a superfície instantaneamente, é preciso verificar até que profundidade o calor realmente chega. Se o substrato for muito espesso, ou se o material refletir a luz, o interior do material pode permanecer frio, enquanto a superfície está quente.
É preciso encontrar o equilíbrio entre a intensidade do infravermelho e a emissividade do material. Caso contrário, há risco de queimar a superfície, enquanto o interior continua frio.