Tại sao chúng ta thay phương pháp sưởi bằng khí nóng bằng phương pháp sưởi bằng tia hồng ngoại trong quy trình tạo ra ống nano carbon
Khi tạo ra ống nano carbon, yếu tố quan trọng nhất chính là cách kiểm soát nhiệt độ. Nếu việc kích hoạt chất xúc tác không diễn ra đúng cách, toàn bộ sản phẩm sẽ bị hỏng.
Nhiều nhà máy vẫn sử dụng phương pháp sưởi bằng khí nóng. Thực ra, đây là một rào cản lớn. Phương pháp này dựa vào hiện tượng đối lưu nhiệt; tức là phải chờ cho không khí nóng lên trước, sau đó mới có thể làm nóng vật liệu. Quá trình này mất rất nhiều thời gian để đạt được trạng thái ổn định.
Trong khi đó, phương pháp sưởi bằng tia hồng ngoại lại hoạt động khác. Nó sử dụng năng lượng bức xạ để truyền nhiệt trực tiếp vào vật liệu.
Tiết kiệm thời gian
Hãy nghĩ về khoảng thời gian bị lãng phí khi sử dụng phương pháp sưởi bằng khí nóng. Bạn phải làm nóng toàn bộ không khí trong buồng trước khi vật liệu bắt đầu nóng lên. Điều này khiến quy trình sản xuất bị chậm lại.
Còn với đèn hồng ngoại, chúng không cần phải làm như vậy. Chúng phát ra các photon, và chúng sẽ được hấp thụ ngay lập tức bởi vật liệu. Nhờ đó, bạn có thể loại bỏ yếu tố trung gian này. Trong quy trình sản xuất chip bán dẫn, thời gian cần thiết để làm nóng vật liệu đã giảm từ vài phút xuống còn vài giây.
Đó là một lợi thế lớn. Tốc độ sản xuất nhanh hơn có nghĩa là bạn có thể sản xuất được nhiều wafer hơn mà không tốn nhiều công sức.
Sử dụng nhiều năng lượng hơn trong không gian nhỏ hơn
Để tạo ra nhiệt độ cần thiết cho quá trình tạo ống nano carbon, chúng ta sử dụng các bộ phát tia hồng ngoại có công suất cao. Đây không phải là những thiết bị sưởi thông thường. Chúng có khả năng tạo ra nhiệt độ cao trong một diện tích nhỏ.
Vì vậy, bạn không cần phải sử dụng những lò sưởi lớn và cồng kềnh để duy trì nhiệt độ. Diện tích cần thiết để lắp đặt thiết bị cũng giảm đi.
Hơn nữa, bạn có thể điều chỉnh mức năng lượng cho từng khu vực riêng biệt. Đây là điểm mạnh nhất của phương pháp này. Nếu một phần của ống nano carbon bị lạnh, bạn không cần phải tăng năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Bạn chỉ cần tăng năng lượng cho chiếc đèn tại khu vực đó thôi. Điều này giúp bạn kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác.
Nhược điểm
Tuy nhiên, tia hồng ngoại cũng không phải là giải pháp hoàn hảo cho mọi trường hợp.
Vì nhiệt độ được truyền trực tiếp vào bề mặt vật liệu, bạn cần phải chú ý xem nhiệt độ thực sự lan sâu vào bên trong vật liệu đến mức nào. Nếu vật liệu quá dày, hoặc vật liệu phản xạ ánh sáng, thì phần bên trong vẫn có thể còn lạnh, trong khi bề mặt thì đã nóng lên.
Bạn cần tìm ra điểm cân bằng giữa cường độ tia hồng ngoại và khả năng hấp thụ nhiệt của vật liệu. Nếu không, bạn có nguy cơ làm cháy bề mặt vật liệu, trong khi phần bên trong vẫn còn lạnh.