Чому ми перейшли на інфрачервоне нагрівання для виробництва вуглецевих нанотрубок
Для створення вуглецевих нанотрубок необхідне правильне нагрівання. Щоб процес хімічного осадження з парою функціонував ефективно, потрібен дуже чіткий температурний градієнт. Довгий час для цього використовувалися традиційні резистивні печі. Але, чесно кажучи, нагрівання всієї камери печі лише для того, щоб нагріти невелику поверхню підкладки, є значною втратою енергії.
Саме тому ми почали використовувати інфрачервоні лампи для нагрівання.
Зменшення витрат
Преимущество інфрачервоних ламп полягає у тому, що вони не нагрівають повітря навколо себе. Вони використовують випромінювання для прямого нагрівання поверхні підкладки. Коли потрібно створити вуглецеві нанотрубки, необхідно, щоб каталізатор досяг своєї активної температури якомога швидше. За допомогою короткохвильового інфрачервоного випромінювання це можливо за кілька секунд. Це дуже швидко. І це змінює всю логіку процесу. Оскільки не потрібно годинами нагрівати зовнішні стінки пристрою чи повітря всередині, кількість кіловат-годин на одну партію продукції значно зменшується. Це значно ефективніший спосіб роботи, а також зменшується вплив на навколишнє середовище.
Обладнання
Ми використовуємо галогенні філаменти, загорнуті в кварцові оболонки, щоб витримати високу температуру. Щоб усе працювало правильно, ці філаменти підключаються до контролерів типу PID. Потрібно бути обережним – якщо направити занадто багато енергії на невелику площу, філамент може згоріти чи навіть знищити нанотрубки. Точність є ключовою.
Ще однією перевагою є те, що інфрачервоні лампи займають значно менше простору, ніж великі резистивні печі. Крім того, коли потрібно охолодити пристрій, можна точніше контролювати процес.
Недоліки
Але все не так ідеально. Ці системи виділяють багато тепла. Неможливо просто встановити інфрачервоні лампи в стару печь та сподіватися на краще. Потрібні спеціальні системи охолодження, щоб температура навколишнього середовища не піднімалась занадто високо. Якщо система охолодження не буде працювати належним чином, лампи швидко згорять.
Є ще один недолік – фінансовий. Встановлення контролерів та систем захисту коштує більше, ніж простий резистивний нагрівач. Але це компенсується нижчими щомісячними витратами на електроенергію та більш ефективною роботою лабораторії. Це та жертва, яку ми охоче приймаємо.