Por que mudamos para o aquecimento por infravermelho de onda curta para o crescimento de nanotubos de carbono
Se você já trabalhou com a fabricação de nanotubos de carbono, sabe bem das dificuldades envolvidas. É necessário que o calor esteja no nível exato – não “quase suficiente”, mas exatamente certo – caso contrário, todo o lote será inutilizável. Por muito tempo, todos usaram aquecedores resistentivos enormes. Mas, honestamente, eles consomem muita energia. Você gasta metade da energia apenas para aquecer uma caixa de metal gigante e o ar dentro dela, antes mesmo que o substrato sinta algum efeito do calor.
É por isso que passamos a usar o aquecimento por infravermelho de onda curta.
Levar o calor até onde realmente importa
A vantagem do infravermelho é que ele não se importa com o ar ao redor. Ele envia energia radiante diretamente para o alvo. É rápido. Muito rápido. Em vez de esperar que a câmara se aqueça, podemos atingir os pontos de temperatura desejados quase imediatamente. Isso significa que não precisamos gastar muita energia apenas para manter um ambiente aquecido. A energia é direcionada exatamente para onde os nanotubos estão crescendo.
Os equipamentos que usamos
Usamos lâmpadas de quartzo-halogênio. Por quê? Porque elas conseguem suportar as condições extremas. Quando as temperaturas mudam rapidamente, materiais mais baratos quebram. O quartzo não quebra. Além disso, o ciclo de halogênio evita que o filamento evapore, fazendo com que as lâmpadas durem mais tempo.
Tentamos manter o espaço ocupado pelos equipamentos bem pequeno, para manter a sala limpa. Também usamos apenas infravermelho de onda curta. As opções de onda média ou longa simplesmente não penetram no substrato da maneira necessária. Se isso acontecer, teremos “pontos quentes” na superfície do wafer, o que é um problema para o alinhamento dos nanotubos.
A realidade na fábrica
Do ponto de vista ambiental, isso é uma vantagem. Eliminar o desperdício de energia torna toda a operação mais eficiente. É bom ter uma fábrica que não desperdiça energia inutilmente.
Mas há um problema: esses sistemas de aquecimento por infravermelho geram uma quantidade enorme de calor. Se você não tomar cuidado com os sistemas de resfriamento ou com os protetores térmicos, seus sensores podem ser danificados e seus cabos podem derreter rapidamente. As economias de energia são ótimas, mas é preciso ter muito cuidado com o gerenciamento térmico. Caso contrário, você estará trocando uma conta de energia alta por equipamentos danificados.