เหตุใดเราจึงเปลี่ยนมาใช้การให้ความร้อนด้วยแสงอินฟราเรดสำหรับการผลิตคาร์บอนนาโนทิวบ์
การสร้างคาร์บอนนาโนทิวบ์นั้นต้องอาศัยความร้อนเป็นสำคัญ หากต้องการให้กระบวนการ CVD ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีความแตกต่างของอุณหภูมิที่ชัดเจน ในอดีต วิธีที่นิยมใช้ก็คือการใช้เตาอบแบบดั้งเดิม แต่จริงๆ แล้ว การใช้พลังงานมากมายเพียงเพื่อให้พื้นผิวของวัตถุร้อนขึ้นนั้นถือเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานอย่างมาก
นั่นคือเหตุผลที่เราเริ่มหันมาใช้หลอดไฟให้ความร้อนแบบอินฟราเรดแทน
การลดการสิ้นเปลืองพลังงาน
ข้อดีของหลอดไฟอินฟราเรดก็คือ มันไม่ได้ทำให้อากาศรอบๆ ร้อนขึ้น แต่จะใช้รังสีเพื่อให้ความร้อนกับพื้นผิวของวัตถุโดยตรง เมื่อเราต้องการสร้างคาร์บอนนาโนทิวบ์ เราต้องการให้ตัวเร่งปฏิกิริยาถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมโดยเร็วที่สุด ด้วยแสงอินฟราเรด ก็ใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาทีเท่านั้น ซึ่งถือว่าเร็วมาก และนั่นก็ทำให้กระบวนการผลิตมีประสิทธิภาพมากขึ้น
เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงเพื่อให้เครื่องมือร้อนขึ้น ดังนั้นปริมาณพลังงานที่ใช้ต่อการผลิตหนึ่งครั้งก็ลดลงอย่างมาก นอกจากนี้ วิธีนี้ยังช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
อุปกรณ์ที่ใช้
เราใช้ไส้หลอดฮาโลเจนที่ห่อหุ้มด้วยแก้วควอตซ์ เพื่อรับมือกับความร้อนสูง นอกจากนี้ ยังมีการใช้ตัวควบคุม PID เพื่อให้สามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ ต้องระมัดระวังด้วย เพราะหากให้พลังงานมากเกินไปกับพื้นที่เล็กๆ ก็อาจทำให้ไส้หลอดเสียหายได้ ความแม่นยำจึงมีความสำคัญมาก
อีกข้อดีหนึ่งก็คือ หลอดไฟอินฟราเรดใช้พื้นที่น้อยกว่าเตาอบแบบดั้งเดิมมาก นอกจากนี้ เมื่อต้องการทำให้อุณหภูมิลดลง ก็สามารถควบคุมกระบวนการได้ง่ายขึ้นด้วย
ข้อเสีย
แน่นอนว่าไม่ใช่ว่าจะมีแต่ข้อดีเท่านั้น ระบบนี้ก็ปล่อยความร้อนออกมามากเช่นกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบระบายความร้อนที่ดี หากระบบระบายความร้อนมีปัญหา หลอดไฟก็อาจเสียหายได้เร็ว
นอกจากนี้ ยังมีเรื่องของค่าใช้จ่ายด้วย การติดตั้งตัวควบคุมและอุปกรณ์ป้องกันนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าเตาอบแบบดั้งเดิม แต่ก็ถือว่าเป็นการลงทุนที่คุ้มค่า เพราะจะช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานในระยะยาว และทำให้ห้องปฏิบัติการมีประสิทธิภาพมากขึ้น เราพร้อมที่จะยอมรับข้อเสียเหล่านี้เพื่อแลกกับประโยชน์ที่ได้รับ