Perché abbiamo optato per il riscaldamento a onde infrarosse per la crescita dei nanotubi di carbonio
Se avete mai lavorato alla produzione di nanotubi di carbonio, sapete bene quali siano le difficoltà legate a questo processo. È necessario che la temperatura sia perfetta: non “abbastanza alta”, ma esattamente quella richiesta. Altrimenti, l’intera produzione risulta inutile. Per lungo tempo si è utilizzati soltanto forni a riscaldamento resistivo. Ma, onestamente, questi forni consumano tantissima energia: si spende metà dell’energia necessaria semplicemente per riscaldare una grande scatola metallica e l’aria al suo interno, prima ancora che il substrato ne subisca effetti positivi.
Ecco perché abbiamo optato per il riscaldamento a onde infrarosse a breve lunghezza d’onda.
Riscaldamento preciso dove è davvero necessario
Il vantaggio delle onde infrarosse è che non hanno alcun problema con l’aria: trasmettono l’energia direttamente sul bersaglio. Il processo è veloce, davvero molto veloce. Invece di aspettare che la stanza si riscaldi completamente, possiamo raggiungere rapidamente la temperatura desiderata. In questo modo non dobbiamo sprecare energia per riscaldare l’intera stanza. L’energia viene invece concentrata esattamente dove crescono i nanotubi.
I dispositivi che utilizziamo
Utilizziamo lampade a quarzo-iodo. Perché? Perché riescono a resistere alle sollecitazioni legate ai cambiamenti di temperatura rapidi. I materiali economici, invece, si rompono in questi casi. Il quarzo, invece, resiste bene. Inoltre, il ciclo di funzionamento delle lampade impedisce che il filamento si evapori, così le lampade durano a lungo.
Cerchiamo anche di minimizzare lo spazio occupato dai dispositivi per mantenere pulita la sala di produzione. Utilizziamo soltanto onde infrarosse a breve lunghezza d’onda: quelle a media o lunga lunghezza d’onda non riescono a penetrare nel substrato come vorremmo. Senza questa penetrazione, si creano delle “zone calde” sul substrato, il che rappresenta un problema per l’allineamento dei nanotubi.
La realtà in fabbrica
Dal punto di vista ambientale, questo è un vantaggio: riducendo gli sprechi legati al riscaldamento, si ottiene un risparmio energetico significativo. È bello gestire una fabbrica che non spreca energia inutilmente.
Tuttavia, c’è un problema: queste lampade emettono una quantità enorme di calore. Se non si prestano attenzione ai sistemi di raffreddamento o agli schermi termici, i sensori e i cavi possono danneggiarsi rapidamente. Il risparmio energetico è notevole, ma bisogna essere molto attenti alla gestione termica. Altrimenti, si finisce con un sacco di equipaggiamenti distrutti.