Por qué pasamos al uso de calor infrarrojo para el crecimiento de nanotubos de carbono
Si alguna vez has trabajado con la fabricación de nanotubos de carbono, sabes lo difícil que es este proceso. Se necesita un calor preciso; no basta con que sea “lo suficientemente alto”, sino que debe ser exacto. De lo contrario, toda la producción resultará inútil. Durante mucho tiempo, todos utilisieron esos enormes hornos de tipo resistivo. Pero, honestamente, son muy consumidores de energía. Se gasta casi la mitad de la energía en calentar una caja metálica enorme y el aire dentro de ella, antes incluso de que el sustrato sienta algún efecto del calor.
Por eso optamos por el calentamiento por radiación infrarroja de onda corta.
Dirigir el calor hacia donde realmente importa
La ventaja del calor infrarrojo es que no le importa el aire que hay alrededor. Envía energía radiante directamente al objetivo. Es rápido… realmente rápido. En lugar de esperar a que la cámara se caliente completamente, podemos llegar rápidamente a la temperatura deseada. Esto significa que no gastamos kilovatios de energía solo para mantener un ambiente caliente. La energía se dirige directamente donde crecen los nanotubos, y no a ningún otro lugar.
Los equipos que utilizamos
Utilizamos lámparas de cuarzo-halógeno. ¿Por qué? Porque pueden soportar las altas temperaturas. Cuando las temperaturas cambian rápidamente, los materiales baratos se agrietan. El cuarzo no. Además, el ciclo de funcionamiento del halógeno evita que el filamento se evapore, por lo que las lámparas duran más tiempo. También nos aseguramos de que el tamaño de los equipos sea mínimo, para mantener la sala limpia.
También utilizamos exclusivamente radiación infrarroja de onda corta. Las opciones de onda media o larga no logran penetrar en el sustrato de la manera necesaria. Si no se logra esa penetración, se crean “puntos calientes” en la superficie del sustrato, lo cual dificulta mucho la alineación de los nanotubos.
La realidad en el taller
Desde un punto de vista ambiental, esto es una ventaja. Al eliminar los desperdicios energéticos generados por la convección, toda la línea de producción es más eficiente. Es bueno tener una fábrica que no desperdicie energía inútilmente.
Pero aquí está el problema: estos sistemas de calor infrarrojo generan una cantidad increíble de calor radiante. Si no se prestan atención a los sistemas de enfriamiento o si no se utilizan protecciones adecuadas, los sensores se dañarán y los cables se derretirán rápidamente. Aunque el ahorro energético es importante, es necesario prestar mucha atención a la gestión térmica. De lo contrario, simplemente estaremos cambiando una factura de energía alta por un montón de equipos dañados.