Proč jsme přešli na infračervené zahřívání pro uhlíkové nanotrubice
Pokud jste někdy pracovali s polovodičovými materiály, znáte ten problém spojený s cirkulací horkého vzduchu. Zapnete stroj, čekáte – a ještě chvíli čekáte. V podstatě se tím zahřívá celá místnost jen proto, abyste dosáhli správné teploty substrátu. Je to pomalé, neefektivní a upřímně řečeno, je to plýtvání časem.
Proto jsme přešli na infračervené zahřívání. Místo toho, abychom spoléhali na vzduch jako prostředek k přenosu tepla, infračervené záření přenáší energii přímo do cíle. Je to jako rozdíl mezi čekáním, až se celý dům vyhřeje pomocí kamny, a vstoupením do světlé oblasti osvětlené sluncem.
Čekání skončilo
Největším problémem při použití horkého vzduchu je zpoždění. Trvá to minuty – někdy dokonce hodiny – než dosáhneme požadované teploty. S infračerveným zahříváním to trvá pouze sekundy.
Při výrobě uhlíkových nanotrubic je načasování velmi důležité. Máte velmi úzké rozmezí teplot, ve kterém lze dosáhnout vysoké kvality výrobku. Tím, že eliminujeme fázi „zahřívání“, přestali jsme plýtvat celými cykly. Přestali jsme zahřívat samotný stroj a začali jsme zahřívat samotný pracovní materiál. To je obrovská úleva pro celý proces výroby.
Jak to vlastně nastavujeme
V závislosti na tloušťce substrátu používáme buď krátkovlnné, nebo střednovlnné infračervené zářivky. Tyto zářivky jsou malé, ale mají velkou sílu.
Nejlepší část? Můžeme je zapojit do systému diferencovaného řízení teploty. Pokud jste se někdy potýkali s těmi otravnými chladnými místy na desce, která se prostě nedá vyhřát pomocí ventilátoru, to je právě řešení. Stačí namířit teplo tam, kam potřebujete. Materiál pohlcuje tu energii, začne vibrovat a nanotrubice se tak mohou rychleji tvořit.
Potíže
Není to však bez problémů. Infračervené zahřívání přináší své vlastní problémy.
Tyto zářivky se strašně zahřívají. Pokud není vaše konstrukce stroje navržena tak, aby to unesla, může dojít ke zkreslení konstrukce nebo poškození senzorů. Museli jsme přidat vhodný chladicí systém, abychom zabránili roztavení ostatních komponent.
A nemůžete prostě připojit zařízení a použít stará nastavení. Protože teplo působí velmi rychle, stará logika PID, kterou jsme používali pro konvekci, způsobí, že teplota překročí požadovanou hodnotu. Potřebujete mnohem rychlejší kontrolér, abyste udrželi teplotu na stabilní úrovni. Jinak budete pokaždé překračovat požadovanou hodnotu.