Waarom we overstapten op IR-verwarming voor CNT’s
Het maken van koolstofnanobuizen heeft alles te maken met warmte. Om chemische dampdepositie (CVD) ook daadwerkelijk te laten werken, is een zeer specifieke thermische gradiënt nodig. Lang was de traditionele resistieve oven de standaardoplossing. Maar eerlijk gezegd: het opwarmen van een hele ovenruimte alleen maar om een klein substraat op temperatuur te brengen, is een enorme verspilling van energie.
Daarom begonnen we gebruik te maken van infrarode (IR)-verwarmingslampen.
Het verminderen van verspilling
IR-lampen hebben het voordeel dat ze de lucht rondom zich niet hoeven op te warmen. Ze gebruiken straling om het substraat rechtstreeks te verwarmen.
Wanneer je CNT’s produceert, wil je dat de katalysator zo snel mogelijk zijn activerings temperatuur bereikt. Met kortegolfrondige IR-straling duurt dit slechts enkele seconden. Dat is erg snel. En dat verandert helemaal de manier waarop het proces wordt uitgevoerd.
Omdat je geen uren hoeft te wachten tot de buitenmuren van de machine of de lucht erin op temperatuur zijn, neemt het aantal kilowattuur per batch aanzienlijk af. Het is een veel efficiëntere manier van werken, en je koolstofvoetafdruk wordt zelfs kleiner.
De apparatuur
We gebruiken halogeenfilamenten die in kwartsomhulsels zitten, zodat ze de intense hitte kunnen weerstaan. Om te voorkomen dat er problemen ontstaan, worden deze apparaten gekoppeld aan PID-regelaars.
Je moet hier goed opletten. Als je te veel wattage in een klein gebied stuurt, kan het filament beschadigen of kunnen de nanobuizen worden verwoest. Precisie is dus belangrijk.
Een extra voordeel is dat IR-apparaten veel minder ruimte innemen dan grote ovens. Bovendien heb je meer controle over het koelmoment wanneer het tijd is om alles af te koelen.
De nadelen
Niet alles is even perfect. Deze systemen genereren veel stralingswarmte. Je kunt geen IR-apparaat zomaar in een oude oven plaatsen en hopen op het beste resultaat. Je hebt speciale koelsystemen nodig om te voorkomen dat de omgevingstemperatuur te hoog wordt. Als het koelsysteem het begeeft, gaan de lampen snel kapot.
En ja, er is ook nog het financiële aspect. Het instellen van de regelaars en het koelsysteem kost meer dan een gewone resistieve heater. Maar je betaalt hier later minder maandelijkse kosten en hebt een efficiënter laboratorium. Het is een keuze die we graag maken.