Waarom we overgestapt zijn op IR-verwarming voor koolstofnanobuizen
Bij het produceren van koolstofnanobuizen komt het allemaal neer op warmte. Als de temperatuur niet goed wordt geregeld, zal de katalysator zich niet activeren en zal de koolstofdepositie mislukken. Simpel gezegd.
Lang gebruikten mensen traditionele resistieve ovens. Maar dit zijn eigenlijk enorme ovens die veel energie verspillen aan het opwarmen van lucht die helemaal niet nodig is. We hebben besloten om deze ovens te vervangen door systemen met kortegolf-IR-technologie.
Snelheid is belangrijk
De kwaliteit van de koolstofnanobuizen hangt af van hoe snel de temperatuur kan worden verhoogd. Met IR-lampen wordt de warmte rechtstreeks naar het doelwit gestuurd. We hebben deze systemen zo aangepast dat ze een hoge vermogensdichtheid hebben; hierdoor kunnen we de gewenste temperatuur in seconden bereiken, en niet in minuten. Dit maakt het proces efficiënter en vermindert de energieverbruik per chip.
Het juiste golflengtebereik
We gebruiken kwarts-halogentechnologie om de energie in het kortegolfbereik te houden. Waarom? Omdat kortegolf-IR-licht rechtstreeks in het substraat doordringt. Langegolfwarmte daarentegen wordt alleen maar gericht op het oppervlak. Hierdoor kan de katalysatorlaag voldoende heet worden om te functioneren, zonder dat de hele reactor omgevormd moet worden tot een oven. Soms gebruiken we gelakt kwarts om de uitstraling preciezer te regelen. Dit kost wat meer geld, en je moet ervoor zorgen dat het oppervlak niet beschadigd raakt. Maar het is de moeite waard voor de precisie.
De praktische nadelen
Het is niet zo eenvoudig als het lijkt. Je moet je koelsystemen opnieuw ontwerpen. Omdat IR-lampen zulke intense warmte genereren, moeten de koelsystemen sterk genoeg zijn. Als je te weinig koeling gebruikt, zal de temperatuur niet goed geregeld blijven. Maar zodra alles goed is ingesteld, passen deze systemen gemakkelijk in bestaande productielijnen. Je hoeft geen tijd meer te verspillen aan het wachten tot de oven heet is.
Het is gewoon basale fysica: minder verspilde warmte betekent een schoner en duurzamer productieproces.