Het juist maken van de productie van CNT’s met infraroodverwarming
Als je ooit met koolstofnanobuizen hebt gewerkt, weet je dat thermische controle cruciaal is. Als de activatie van de katalysator of de neerslag van koolstof zelfs maar een beetje verkeerd gaat, is het hele proces mislukt.
Lang hebben we gebruikgemaakt van enorme resistieve ovens. Maar eerlijk gezegd: dat is overdreven. Het grootste deel van de energie wordt gebruikt om de wanden van de oven op te warmen, in plaats van het materiaal zelf. Daarom zijn we overgestapt op kortegolflange infraroodlampen.
Stop met energie verspillen aan lucht
Traditionele ovens zijn enerzijds zeer energie-intensief. Je besteedt de helft van je tijd en geld aan het opwarmen van de ovenkamer. Infraroodlampen zijn anders: ze richten zich rechtstreeks op het materiaal. Omdat de energie precies daar wordt geconcentreerd, is de tijd die nodig is om het materiaal op te warmen enorm verkort. Je gebruikt minder kilowatturen per batch, wat een grote winst is als je een milieuvriendelijkere fabriek wilt hebben.
Deze systemen leveren bovendien een hoge hitte-intensiteit op. Je krijgt bijna onmiddellijk een reactie, waardoor je meer controle hebt over de groei van de CNT’s. Echter: al die uitgestraalde hitte verdwijnt niet zomaar. Als je de koelingssystemen niet goed instelt, kunnen je sensoren beschadigd raken.
De details van de installatie
We gebruiken kwartsomhullingen met speciale coatingen om de golflengte af te stemmen. Dat klinkt technisch, maar het is eigenlijk alleen maar nodig om te zorgen dat de energie echt in het materiaal terechtkomt, in plaats van vanaf de oppervlakte weer weg te gaan.
We maken ook geen fouten met de verbindingen. Deze apparaten moeten immers door zware industriële omstandigheden heen. Daarom gebruiken we robuuste verbindingen. Je wilt natuurlijk geen problemen krijgen wanneer er hoge spanningen worden gebruikt.
Een extra tip: let goed op de stroomsterkte. Als je deze apparaten in een halfgeleiderfabriek gebruikt, heb je een betrouwbare stroomvoorziening nodig. Zelfs kleine spanningsfluctuaties kunnen de temperatuur beïnvloeden, waardoor de structuur van de nanobuizen wordt verstoord. Een aparte stroomconditioneerder helpt hierbij – deze zorgt ervoor dat de hitteoutput constant blijft.
De trade-offs
Het is natuurlijk geen magie. Het overstappen op infraroodverwarming verandert de manier waarop het proces verloopt. Je mist de lange tijd die nodig is bij het gebruik van zware ovens. Alles gebeurt sneller. Hierdoor moet je de hoeveelheid gas die wordt gebruikt aanpassen om het opwarmingsproces in balans te houden. Als je dit niet doet, zal de structuur van de nanobuizen oneffen worden.
Het vereist wat aanpassingen, maar eenmaal dat gedaan is, is de efficiëntie zeker de moeite waard.