Správné vytváření uhlíkových nanotrubic pomocí infračerveného zahřívání
Výroba uhlíkových nanotrubic spočívá v tom, aby byly ty správné teplotní zóny dosaženy přesně tak, jak je potřeba pro spuštění procesu chemické depozice z par (CVD). Po dlouhou dobu se všichni spokojovali s tradičními rezistivními pecemi. My jsme je však nahradili infračervenými zahřívacími lampami. Proč? Protože zahřívání velkého objemu vzduchu jen proto, abychom ohřáli malou oblast, je plýtváním energií.
Teplo tam, kde na něm skutečně záleží
Pro růst CNT je potřeba rychlé zahřátí a velmi přesná kontrola teploty. Právě zde vynikají infračervené lampy. Místo toho, abychom čekali, až se celá komora ohřeje, dosahuje zářivá energie přímo substrátu. Je to efektivní – nemusíte platit za zahřívání vzduchu; zahříváte samotný substrát. To snižuje spotřebu energie na každý destičku a celý výrobní proces se stává ekologičtějším.
Zařízení, která používáme
Používáme krátkovlnné kvartové lampy. Krátkovlnné záření proniká do substrátu mnohem rychleji než středniovlnné nebo dlouhovlnné záření. Tyto lampy poháníme vysokým výkonem, abychom dosáhli požadované teploty 700 °C až 1000 °C potřebné pro syntézu.
Technické aspekty
Technická stránka není tak jednoduchá – používáme robustní konektory, protože proud je velmi silný. Pokud vaše vedení není schopno vydržet konstantní teplotní zátěž, vaše terminály jednoduše shoří. Kromě toho používáme kvartové obaly – jediné věci, které nejsou ničeny korozivními plyny během procesu CVD.
Kompromisy (protože nic není dokonalé)
Infračervené systémy jsou ve srovnání s těmi starými pecemi opravdu malé. Zahřejí se během sekund. To je obrovská výhoda z hlediska pracovního procesu. Ale existuje jeden problém – teplo je směrové. Pokud je lampa o pár milimetrů mimo správnou polohu, na substrátu vzniknou chladné místa. To znamená, že růst CNT nebude rovnoměrný. Aby se to zabránilo, musíte pečlivě kontrolovat hodnoty teploty pomocí PID regulátorů a termočlánků.
A nezapomeňte na ochranu – pokud ji vynecháte, zářivé teplo může poškodit vodiče senzorů, signál se bude měnit a budete muset pracovat s nepřesnými údaji.