لماذا اخترنا استخدام الحرارة بالأشعة تحت الحمراء لتصنيع الأنابيب النانوية الكربونية؟
إن تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية يعتمد في الأساس على الحرارة. لكي يعمل أسلوب الترسيب الكيميائي بالبخار بشكل فعال، يلزم وجود تدرج حراري دقيق للغاية. لفترة طويلة، كان الحل المستخدم هو الأفران التقليدية التي تعتمد على المقاومة الحرارية. لكن بصراحة، فإن تسخين الغرفة بأكملها من أجل تسخين سطح صغير جدًا يعتبر إهدارًا كبيرًا للطاقة.
لهذا السبب بدأنا في استخدام مصابيح الحرارة بالأشعة تحت الحمراء.
تقليل الهدر
الميزة في مصابيح الأشعة تحت الحمراء هي أنها لا تسخّن الهواء المحيط بها، بل تستخدم الإشعاع لتسخين السطح المراد تسخينه مباشرة.
عند تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية، نحتاج إلى أن يصل العامل المحفز إلى درجة الحرارة المطلوبة في أسرع وقت ممكن. باستخدام الأشعة تحت الحمراء، يمكن تحقيق ذلك في ثوانٍ معدودة. إنها طريقة سريعة جدًا، وهذا يغير من معادلات العملية بأكملها.
وبما أنك لا تحتاج إلى تسخين الجدران الخارجية للآلة أو الهواء الموجود داخلها لساعات، فإن استهلاك الطاقة لكل دفعة يقل بشكل كبير. إنها طريقة أكثر كفاءة، وبالتالي يقل أثر الانبعاثات الكربونية الناتجة عن العملية.
المكونات المستخدمة
نستخدم خيوط هالوجينية مغلفة بغلاف من الكوارتز لتحمل الحرارة العالية. ولضمان عدم حدوث أي مشاكل، يتم ربط هذه الخيوط بأجهزة تحكم من نوع PID.
يجب الحرص هنا؛ فإذا تم توجيه كمية كبيرة من الطاقة إلى منطقة صغيرة جدًا، فقد يتلف الخيط أو تتلف الأنابيب النانوية في لحظة. الدقة مهمة للغاية.
من المزايا الإضافية أن مصابيح الأشعة تحت الحمراء تشغل مساحة أقل بكثير من الأفران التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، عندما يحين وقت تبريد الأنابيب النانوية، يمكن السيطرة على العملية بشكل أفضل.
العيوب
لكن الأمور ليست مثالية دائمًا. فهذه الأنظمة تصدر كمية كبيرة من الحرارة. لا يمكن وضع مصابيح الأشعة تحت الحمراء في جهاز قديم وتوقع نتائج جيدة.
يجب استخدام أجهزة تبريد مناسبة لمنع ارتفاع درجة الحرارة في البيئة المحيطة. وإذا حدث خلل في نظام التبريد، فقد تتلف المصابيح بسرعة.
وبالطبع، هناك جانب المال أيضًا. فتكلفة تركيب أجهزة التحكم وأجهزة الحماية أعلى من تكلفة الأفران التقليدية. لكن في النهاية، يمكن الحصول على فواتير طاقة أقل شهريًا، بالإضافة إلى مختبر أكثر كفاءة. إنها صفقة نحن سعداء بالقيام بها.