Perché abbiamo optato per il riscaldamento a onde infrarosse per i carbon nanotubi
Quando si producono i carbon nanotubi, tutto dipende dal calore. Se il controllo termico non è adeguato, il catalizzatore non si attiva e la deposizione di carbonio fallisce. È semplice così.
Per lungo tempo, tutti hanno utilizzato forni tradizionali a resistenza. Ma questi forni rappresentano, in sostanza, dei “forni giganti” che consumano un’enorme quantità di energia per riscaldare l’aria che in realtà non è necessaria. Abbiamo deciso quindi di sostituirli con sistemi a onde infrarosse a breve lunghezza d’onda.
La velocità è fondamentale.
La qualità dei nanotubi prodotti dipende dalla velocità con cui si raggiunge la temperatura desiderata. Con le lampade a onde infrarosse, il calore viene irradiato direttamente sul bersaglio. Abbiamo ottimizzato questi sistemi per ottenere una alta densità di potenza: in questo modo, riusciamo a raggiungere le temperature desiderate in pochi secondi, non in minuti. Questo rende l’intero processo più rapido e riduce il consumo energetico per ogni strato di materiale lavorato. Il consumo energetico complessivo diminuisce notevolmente.
Scegliere la giusta banda di frequenza
Utilizziamo tecnologie a base di quarzo e halogeni per mantenere l’energia nella banda a breve lunghezza d’onda. Perché? Perché le onde infrarosse a breve lunghezza d’onda penetrano effettivamente nel substrato. Le onde a lunga lunghezza d’onda, invece, rimangono sulla superficie. In questo modo, lo strato di catalizzatore può raggiungere la temperatura necessaria per funzionare correttamente, senza che l’intero reattore diventi un vero e proprio forno. A volte utilizziamo quarzo rivestito per regolare ulteriormente l’emissione di calore. Ciò richiede un investimento iniziale maggiore, e bisogna fare attenzione a non graffiare la superficie, ma ne vale la pena per ottenere una precisione maggiore.
I compromessi pratici
Non è tutto così semplice: bisogna riflettere su come sistemare i sistemi di raffreddamento. Poiché le lampade a onde infrarosse generano un calore molto intenso, i sistemi di raffreddamento devono essere efficaci. Se si trascura il raffreddamento, i valori di temperatura possono variare, e questo crea problemi. Ma una volta che tutto è regolato correttamente, questi dispositivi possono essere integrati facilmente nelle linee di produzione esistenti. Si evita così di perdere tempo nell’attesa che i forni raggiungano la temperatura necessaria.
È semplice fisica: meno calore sprecato significa una fabbrica più efficiente e “verde”.