Tại sao chúng tôi chọn phương pháp sưởi ấm bằng tia hồng ngoại cho việc tạo ra ống nanocarbon? Khi sản xuất ống nanocarbon, yếu tố quan trọng nhất chính là nhiệt độ. Nếu khả năng kiểm soát nhiệt độ không tốt, chất xúc tác sẽ không hoạt động được, và quá trình lắng đọng carbon cũng sẽ thất bại. Đơn giản vậy thôi.
Trong thời gian dài, mọi người đều sử dụng các lò nung truyền thống. Nhưng những lò nung này thực chất chỉ là những “lò lớn” tiêu tốn rất nhiều năng lượng để làm nóng không khí mà chúng ta thậm chí không cần đến. Chúng tôi quyết định thay thế chúng bằng hệ thống sưởi ấm bằng tia hồng ngoại.
Tốc độ mới là yếu tố quan trọng nhất. Chất lượng của các ống nanocarbon phụ thuộc vào tốc độ mà chúng ta có thể nâng nhiệt độ lên. Với đèn hồng ngoại, nhiệt lượng được truyền trực tiếp đến vật liệu mục tiêu. Chúng tôi đã tối ưu hóa các hệ thống này để đạt được mức nhiệt độ cần thiết trong vài giây thôi, chứ không phải vài phút. Điều này giúp quy trình diễn ra nhanh hơn và giảm mức tiêu thụ năng lượng. Diện tích cần được sưởi ấm cũng giảm đi.
Chọn đúng bước sóng phù hợp Chúng tôi sử dụng công nghệ thạch anh-halogen để giữ năng lượng ở dải bước sóng ngắn. Tại sao ư? Bởi vì tia hồng ngoại bước sóng ngắn có thể xuyên vào bề mặt vật liệu. Trong khi đó, tia hồng ngoại bước sóng dài chỉ dao động quanh bề mặt hoặc nằm yên trên bề mặt đó. Điều này giúp lớp chất xúc tác được làm nóng đủ để hoạt động, mà không cần phải làm nóng toàn bộ buồng phản ứng. Đôi khi chúng tôi còn sử dụng thạch anh được phủ lớp đặc biệt để điều chỉnh bước sóng phát ra. Việc này có thể tốn kém hơn một chút, nhưng nó rất đáng giá để đạt được độ chính xác cao.
Những trade-off trong thực tế Tuy nhiên, mọi thứ không hề đơn giản như vậy. Bạn cần phải suy nghĩ lại về cách bảo vệ các thiết bị khỏi tác động của nhiệt. Vì đèn hồng ngoại tạo ra nhiệt lượng cực lớn, nên hệ thống làm mát cần phải hoạt động hiệu quả. Nếu bạn không chú ý đến việc làm mát, nhiệt độ sẽ không ổn định, và đó chính là nguyên nhân gây ra nhiều vấn đề. Nhưng một khi mọi thứ được điều chỉnh đúng cách, các thiết bị này có thể được tích hợp vào các dây chuyền sản xuất hiện có một cách dễ dàng. Bạn sẽ không còn phải lãng phí thời gian chờ đợi lò nung được làm nóng nữa.
Đó chỉ là những nguyên lý vật lý cơ bản thôi. Việc giảm lượng nhiệt lãng phí sẽ giúp nhà máy hoạt động hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn.