Pourquoi nous avons opté pour le chauffage par rayonnement infrarouge pour les nanotubes de carbone
La fabrication des nanotubes de carbone dépend entièrement du chauffage. Pour que la méthode de dépôt par vapeur chimique fonctionne correctement, il est nécessaire d’avoir un gradient thermique très précis. Pendant longtemps, on a utilisé des fours résistifs traditionnels. Mais en réalité, chauffer toute la chambre du four juste pour réchauffer un petit substrat représente une perte d’énergie énorme.
C’est pourquoi nous avons commencé à utiliser des lampes de chauffage par rayonnement infrarouge.
Réduction des pertes d’énergie
Les lampes infrarouges ont l’avantage de ne pas chauffer l’air autour d’elles. Elles utilisent plutôt le rayonnement pour chauffer directement le substrat. Lorsque l’on crée des nanotubes de carbone, il est essentiel que le catalyseur atteigne sa température d’activation au plus vite. Avec le rayonnement infrarouge à courte longueur d’onde, cela ne prend que quelques secondes. C’est rapide. Vraiment rapide. Et cela change complètement la logique du processus.
Comme vous n’avez plus besoin de chauffer pendant des heures les parois extérieures de l’appareil ou l’air à l’intérieur, la consommation d’énergie par lot diminue considérablement. C’est une façon beaucoup plus efficace de travailler, et votre empreinte carbone diminue également.
Les équipements nécessaires
Nous utilisons des filaments halogènes enveloppés dans des coques en quartz pour supporter cette chaleur intense. Afin d’éviter tout problème, ces filaments sont connectés à des contrôleurs PID. Il faut être prudent : si vous appliquez trop de puissance sur une petite zone, vous risquez de détruire les filaments ou les nanotubes. La précision est donc essentielle.
Un autre avantage : un système à rayonnement infrarouge occupe beaucoup moins d’espace qu’un four traditionnel. De plus, lorsqu’il s’agit de refroidir l’appareil, on a beaucoup plus de contrôle sur le processus.
Les inconvénients
Ce n’est pas tout rose pour autant. Ces systèmes génèrent beaucoup de chaleur rayonnante. On ne peut pas simplement placer un système infrarouge dans un vieux châssis et espérer de bons résultats. Il est nécessaire d’utiliser des systèmes de refroidissement adaptés pour éviter que la température ambiante ne monte trop. Si le système de refroidissement ne fonctionne pas correctement, les lampes se brûleront rapidement.
Et puis, il y a aussi la question financière. L’installation des contrôleurs et des systèmes de protection coûte plus cher que celle d’un chauffage résistant simple. Mais en contrepartie, on économise de l’énergie chaque mois et on dispose d’un laboratoire plus efficace. C’est un compromis que nous acceptons volontiers.