Por que mudamos para aquecimento por infravermelho nos CNTs
A produção de nanotubos de carbono depende muito do calor. Para que o processo de deposição por vapor químico funcione, é necessário um gradiente térmico muito específico. Por muito tempo, o método utilizado era o forno resistivo tradicional. Mas, honestamente, aquecer todo o interior do forno só para aquecer um pequeno substrato é um enorme desperdício de energia.
É por isso que começamos a usar lâmpadas de aquecimento por infravermelho.
Reduzindo o desperdício de energia
As lâmpadas de infravermelho não aquecem o ar ao redor delas. Elas utilizam radiação para aquecer diretamente o substrato. Ao cultivar CNTs, queremos que o catalisador atinja sua temperatura de ativação o mais rápido possível. Com o uso de luzes de infravermelho de onda curta, isso acontece em segundos. É muito rápido. E isso muda completamente a dinâmica do processo.
Como não é preciso gastar horas aquecendo as paredes externas da máquina ou o ar dentro dela, a quantidade de quilowatts-hora necessários por lote diminui drasticamente. É uma maneira muito mais eficiente de trabalhar, e sua pegada de carbono também diminui.
Os equipamentos utilizados
Usamos filamentos halógenos envoltos em invólucros de quartzo para suportar o calor intenso. Para evitar problemas, esses filamentos são conectados a controladores PID. É preciso ter cuidado: se houver excesso de energia aplicada em uma área pequena, o filamento pode queimar ou os nanotubos podem ser destruídos rapidamente. A precisão é essencial.
Outro vantagem é que um conjunto de lâmpadas de infravermelho ocupa muito menos espaço do que um forno resistivo grande. Além disso, quando é hora de resfriar o material, há maior controle sobre o processo.
As desvantagens
Mas nem tudo são vantagens. Esses sistemas geram muito calor. Não dá para simplesmente colocar um sistema de aquecimento por infravermelho em um chassi antigo esperando que funcione bem. É necessário ter sistemas de resfriamento adequados para manter a temperatura ambiente sob controle. Se o sistema de resfriamento falhar, as lâmpadas vão queimar rapidamente.
E, claro, há também o lado financeiro. A instalação dos controladores e dos sistemas de proteção custa mais do que um aquecedor resistivo básico. Mas, no fim das contas, estamos pagando esse valor inicial em troca de contas de energia menores e de um laboratório mais eficiente. É um trade-off que estamos dispostos a fazer.