なぜ私たちがCNTの加熱に赤外線を使うようにしたのか
炭素ナノチューブを製造する際、重要なのは熱です。もし温度制御がうまくいかなければ、触媒は活性化せず、炭素の堆積も失敗に終わります。それだけです。
長い間、みんなは従来の抵抗炉を使ってきました。しかし、それらは実質的に巨大なオーブンであり、必要のない空気を温めるために大量のエネルギーを消費してしまいます。そこで私たちは、代わりに短波長の赤外線装置を使うことにしました。
速度が全てです。
ナノチューブの品質は、温度上昇の速さに依存します。赤外線ランプを使えば、熱は直接対象物に当たります。
私たちは高い出力密度を持つ装置を開発しました。そのおかげで、数秒で目的の温度に到達します。分単位ではなく、秒単位です。これにより、全体のプロセスが迅速に進み、ウェーハ1枚あたりのエネルギー消費も減少します。つまり、環境負荷が削減されるのです。
適切な波長の選定
私たちは石英-ハロゲン技術を利用して、エネルギーを短波長域に保ちます。なぜかというと、短波長の赤外線は基板の中に浸透するからです。長波長の熱は表面で跳ね返ったり、表面上に留まったりします。
これにより、触媒層が十分に熱くなり、反応器全体がオーブンのようになることなく機能します。時々、コーティングされた石英を使用して、放射を微調整します。初期投資は少し高くなりますが、表面を傷つけないように注意しなければなりませんが、精度を考えれば価値があります。
現実的なトレードオフ
もちろん、すぐに使えるわけではありません。シールドの仕組みを再検討する必要があります。
赤外線ランプは非常に強烈で局所的な熱を生み出すため、冷却システムも十分な性能が求められます。冷却が不十分だと、温度が安定しなくなり、問題が発生します。
しかし、一度適切に設定すれば、これらの装置は既存の工場に簡単に導入できます。巨大なオーブンが温まるのを待つという時間の無駄もなくなります。
これは単純な物理学の法則です。無駄な熱が少なければ、よりクリーンで環境に優しい工場になります。