Verwendung von Infrarot-Heizung zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren
Wenn man mit Kohlenstoffnanoröhren arbeitet, kennt man die Herausforderungen. Damit der Katalysator aktiviert werden kann und das Kohlenstoffmaterial richtig abgelagert wird, ist eine sehr präzise Kontrolle der Temperatur notwendig – was wiederum zu erheblichen Problemen führen kann.
Lange Zeit haben wir einfach resistive Öfen verwendet. Aber seien wir ehrlich: Sie sind langsam. Im Grunde genommen heizt man damit nur eine riesige Menge Luft auf, nur um das Substrat zu erwärmen. Deshalb sind wir nun auf Infrarot-Systeme umgestiegen. Anstatt die Luft zu erwärmen, senden diese Systeme Energie direkt in das Material. Das ist viel schneller.
Genaue Kontrolle der Daten
In einer modernen Fertigungseinrichtung kann man nicht einfach „alles einstellen und vergessen“. Man muss genau wissen, was vor sich geht. Wir schließen diese Infrarot-Systeme direkt an PLC-Controller an. Dadurch kann man den Energieverbrauch sowie die Oberflächentemperaturen in Echtzeit überwachen. So muss man nicht mehr raten, ob der Erhitzungsprozess tatsächlich funktioniert.
Da wir kurzwelliges Infrarot verwenden, erreicht man die gewünschten Temperaturen bereits in Sekunden. Zudem spart man dabei viel Platz – man braucht keine riesigen Isolierschalen mehr, um zu verhindern, dass die Wärme entweicht.
Die Details bezüglich der Wärme
Das Problem ist folgendes: Wenn das Material die Wärme nicht aufnehmen möchte, wird sie einfach abprallen. Um das zu beheben, verwenden wir spezielle Quarz- oder Keramikemitter. Die Wellenlänge wird so eingestellt, dass die Energie tatsächlich im Material gespeichert wird.
Aber man muss vorsichtig mit der Leistsdichte sein. Wenn man zu viele Watt in einen kleinen Bereich leitet, entstehen Hotspots. Das ist katastrophal für die Ausrichtung der Kohlenstoffnanoröhren – dadurch wird alles ruiniert. Wir investieren viel Zeit darauf, die Leistung und Spannung so einzustellen, dass die Wärme gleichmäßig über die gesamte Fläche verteilt wird.
Kompromisse und Warnhinweise
Es ist nicht alles einfach. Hochintensive Infrarotstrahlen erzeugen enorme Mengen an Abwärme. Wenn man eine hohe Leistung nutzt, aber die Kühlsysteme nicht ausreichend stärkt, werden die elektronischen Komponenten überhitzen. Das ist eine frustrierende Situation in der Produktion. Man muss sicherstellen, dass die Kühlanlagen mit der Geschwindigkeit des Erhitzungsprozesses mithalten können.
Ein weiterer Tipp: Nutzen Sie Hochtemperaturkabel. Andernfalls wird die Isolation bereits vor dem Ende des ersten Prozesses schmelzen. Glauben Sie mir darauf.