¿Por qué pasamos al calentamiento por infrarrojos para los nanotubos de carbono?
La producción de nanotubos de carbono depende en gran medida del calor. Para que el proceso de deposición por vapor químico funcione correctamente, es necesario contar con un gradiente térmico muy específico. Durante mucho tiempo, se utilizaban hornos tradicionales resistivos. Pero, honestamente, calentar todo el interior del horno solo para calentar un pequeño sustrato es una gran pérdida de energía.
Por eso comenzamos a utilizar lámparas de calentamiento por infrarrojos.
Reduciendo el desperdicio de energía
Lo bueno de las lámparas de infrarrojos es que no calientan el aire a su alrededor. En lugar de eso, utilizan radiación para calentar directamente el sustrato. Al cultivar nanotubos de carbono, queremos que el catalizador alcance su temperatura de activación lo antes posible. Con luz infrarroja de onda corta, ese proceso ocurre en cuestión de segundos. Es muy rápido. Y eso cambia completamente la forma en que se lleva a cabo el proceso.
Dado que no hay necesidad de calentar durante horas las paredes externas de la máquina o el aire en su interior, los kilovatios-hora necesarios por lote disminuyen significativamente. Es una forma mucho más eficiente de trabajar, y además, la huella de carbono también disminuye.
Los componentes utilizados
Utilizamos filamentos halógenos envueltos en cubiertas de cuarzo para soportar el intenso calor. Para evitar problemas, estos componentes están conectados a controladores PID. Hay que tener cuidado aquí: si se aplica demasiada energía en una área pequeña, el filamento se dañará o los nanotubos se arruinarán rápidamente. La precisión es clave.
Otra ventaja es que un arreglo de lámparas de infrarrojos ocupa mucho menos espacio que un horno resistivo grande. Además, cuando llega el momento de enfriar, se tiene mucho más control sobre el proceso.
Las desventajas
No todo son ventajas. Estos sistemas generan mucho calor radiante. No se puede simplemente colocar un sistema de infrarrojos en un chasis antiguo y esperar buenos resultados. Se necesitan sistemas de enfriamiento adecuados para evitar que la temperatura ambiente aumente demasiado. Si el sistema de enfriamiento falla, las lámparas se quemarán rápidamente.
Y, claro, está el aspecto económico. Instalar los controladores y los sistemas de protección cuesta más que un calentador resistivo básico. Pero, en realidad, se trata de un sacrificio temporal a cambio de facturas mensuales más bajas y un laboratorio más eficiente. Es un sacrificio que estamos dispuestos a hacer.