Почему мы перешли на использование инфракрасного излучения для выращивания углеродных нанотрубок
Если вы когда-либо работали с производством углеродных нанотрубок, то знаете, с какими трудностями приходится сталкиваться. Необходимо, чтобы температура была идеальной – не просто достаточно высокой, а точно соответствующей заданным параметрам. В противном случае весь продукт окажется бесполезным. Долгое время все использовали огромные резистивные печи. Но, честно говоря, они потребляют огромное количество энергии. Половина энергии тратится на нагрев огромной металлической камеры и воздуха внутри нее, прежде чем сам подложка начнет нагреваться.
Вот почему мы перешли на использование коротковолнового инфракрасного излучения.
Эффективный нагрев в нужном месте
Преимущество инфракрасного излучения заключается в том, что оно не влияет на воздух. Энергия направляется прямо на цель. Это позволяет достичь желаемой температуры очень быстро. Мы можем мгновенно достичь нужной температуры, без необходимости ждать, пока камера нагреется. Это значит, что мы не тратим киловатты энергии лишь на поддержание тепла в помещении. Энергия направляется именно туда, где происходит рост нанотрубок.
Оборудование, которое мы используем
Мы используем кварцевые галогеновые лампы. Почему? Потому что они способны выдерживать высокие нагрузки. При быстром изменении температуры дешевые материалы разрушаются, а кварц – нет. Кроме того, галогеновая технология предотвращает испарение нитьи лампы, благодаря чему лампы действительно служат долго.
Мы также стараемся минимизировать размеры оборудования, чтобы сохранять порядок в чистой комнате.
Кроме того, мы используем именно коротковолновое инфракрасное излучение. Средневолновое или длинноволновое излучение не может проникнуть в подложку настолько глубоко, как это необходимо. Если этого не происходит, возникают «горячие точки» на поверхности подложки, что серьезно мешает правильному расположению нанотрубок.
Реальность производства
С точки зрения экологии это преимущество – отсутствие потерь энергии из-за конвекции делает производственный процесс более эффективным. Приятно иметь завод, который не тратит энергию впустую.
Но есть и недостаток: такие инфракрасные устройства излучают огромное количество тепла. Если не соблюдать правила охлаждения или не использовать защитные элементы, датчики и провода могут быстро повредиться. Экономия энергии велика, но необходимо уделять особое внимание термическому управлению. В противном случае вы просто замените высокие счета за электроэнергию на кучу сломанного оборудования.