Почему мы перешли на инфракрасное нагревание для производства углеродных нанотрубок
При производстве углеродных нанотрубок всё сводится к контролю температуры. Если термоконтроль отсутствует, катализатор не активируется, и процесс осаждения углерода не происходит. Всё просто.
Долгое время все использовали традиционные резистивные печи. Но это, по сути, огромные печи, которые тратят много энергии на нагрев воздуха, который на самом деле не нужен. Мы решили заменить их на системы с коротковолновым инфракрасным излучением.
Скорость – ключевой фактор
Качество производимых нанотрубок зависит от скорости нагрева. При использовании инфракрасных ламп тепло распространяется в виде излучения; оно напрямую попадает на цель. Мы настроили эти системы так, чтобы они обеспечивали высокую плотность мощности, что позволяет достичь заданных температур за секунды, а не за минуты. Это делает весь процесс более эффективным и снижает энергопотребление.
Выбор правильного диапазона волн
Мы используем кварцево-галогенные технологии для поддержания энергии в диапазоне коротких волн. Почему? Потому что коротковолновое инфракрасное излучение проникает в поверхность материала, в то время как длинноволновое излучение лишь отражается или остается на поверхности. Это позволяет катализатору нагреваться до необходимой температуры без необходимости нагревания всей печи. Иногда мы используем покрытый кварц для точной настройки излучения. Это стоит дороже, но это ценно ради точности.
Реальные компромиссы
Всё не так просто, как кажется. Необходимо пересмотреть систему охлаждения. Поскольку инфракрасные лампы создают очень интенсивное локальное тепло, системы охлаждения должны быть максимально эффективными. Если игнорировать вопросы охлаждения, температура может начать меняться, что приведет к проблемам. Но как только всё настроено правильно, эти устройства можно легко интегрировать в существующие производственные линии. Таким образом, не приходится тратить время на ожидание, пока печь нагреется.
Это просто законы физики: меньше потерь тепла значит чищее и экологичнее производство.