हमने CNTs के निर्माण हेतु IR हीटिंग का उपयोग क्यों किया?
कार्बन नैनोट्यूब बनाने हेतु ऊष्मा आवश्यक है। केमिकल वेपर डिपोजिशन (CVD) प्रक्रिया को सफलतापूर्वक चलाने हेतु एक विशेष प्रकार का तापीय ढाल आवश्यक है। लंबे समय तक, पारंपरिक रेजिस्टिव फर्नेस ही इसके लिए उपयोग में आती रही। लेकिन वास्तव में, छोटे सब्सट्रेट को गर्म करने हेतु पूरे ओवन चैंबर को गर्म करना ऊर्जा की बर्बादी ही है।
इसीलिए हमने इन्फ्रारेड (IR) हीटिंग लैंपों का उपयोग शुरू किया।
ऊर्जा की बचत
IR लैंपों की विशेषता यह है कि वे अपने आसपास की हवा को गर्म नहीं करते। वे विकिरण का उपयोग करके सीधे सब्सट्रेट को गर्म करते हैं।
CNTs बनाते समय, कैटालिस्ट को तुरंत ही उसके सक्रियीकरण तापमान तक पहुँचना होता है। शॉर्ट-वेव IR के उपयोग से यह कार्य कुछ ही सेकंड में हो जाता है… यह बहुत ही तेज़ प्रक्रिया है। ऐसे में प्रक्रिया में खर्च होने वाली ऊर्जा की मात्रा कम हो जाती है।
चूँकि मशीन की बाहरी दीवारों या अंदर की हवा को गर्म करने हेतु घंटों का समय नहीं लगता, इसलिए प्रति बैच में खर्च होने वाली ऊर्जा की मात्रा बहुत कम हो जाती है। यह एक बेहतर तरीका है… और इससे कार्बन उत्सर्जन भी कम हो जाता है।
आवश्यक उपकरण
तीव्र ऊष्मा को सहन करने हेतु हम क्वार्ट्ज आवरण में लपेटे गए हैलोजन फिलामेंटों का उपयोग करते हैं। प्रक्रिया में कोई गड़बड़ी न हो, इस हेतु इन फिलामेंटों को PID कंट्रोलरों से जोड़ा जाता है।
यहाँ सावधान रहना आवश्यक है… अगर बहुत अधिक ऊर्जा किसी छोटे क्षेत्र में डाली जाए, तो फिलामेंट नष्ट हो सकता है, या नैनोट्यूब भी नष्ट हो सकते हैं। सटीकता ही सब कुछ है।
एक और फायदा यह है कि IR लैंपों के लिए आवश्यक स्थान, बड़े फर्नेसों की तुलना में बहुत कम होता है। इसके अलावा, जब चीजों को ठंडा करने की बात आती है, तो इस प्रक्रिया पर अधिक नियंत्रण रखा जा सकता है।
नुकसान
हालाँकि, यह प्रक्रिया इतनी आसान भी नहीं है। ऐसी प्रणालियों से बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है… इसलिए ऐसी प्रणालियों को पुराने फर्नेसों में लगाना संभव नहीं है।
पर्यावरणीय तापमान को नियंत्रित रखने हेतु उचित कूलिंग सिस्टम आवश्यक है… अन्यथा लैंप जल्दी ही नष्ट हो जाएँगे।
और हाँ, इसकी लागत भी अधिक है… कंट्रोलरों एवं सुरक्षा उपकरणों पर अधिक खर्च होता है। लेकिन इसके बदले में कम बिजली खर्च होता है, एवं प्रयोगशाला भी अधिक कुशल हो जाती है… यह एक ऐसा विनिमय है, जिसे हम खुशी-खुशी स्वीकार करते हैं।