Utilisation de la chaleur infrarouge pour la fabrication de nanotubes de carbone
Si vous travaillez avec des nanotubes de carbone, vous connaissez les difficultés associées à ce processus. Pour que le catalyseur s’active correctement et que le carbone se dépose de manière appropriée, il est nécessaire d’avoir un niveau de contrôle thermique très précis – ce qui peut être compliqué.
Pendant longtemps, nous avons utilisé des fours à résistance. Mais soyons honnêtes : ils sont lents. En fait, on chauffe simplement une grande quantité d’air afin de réchauffer le substrat. C’est pourquoi nous sommes passés aux systèmes à rayonnement infrarouge. Au lieu d’attendre que l’air se réchauffe, le rayonnement infrarouge transmet directement l’énergie au matériau. C’est rapide… vraiment rapide.
Obtenir des données précises
Dans une usine moderne, on ne peut pas simplement “laisser faire” sans surveiller quoi que ce soit. Il faut savoir exactement ce qui se passe. Nous connectons ces systèmes à des contrôleurs PLC. Ainsi, on peut voir en temps réel la consommation d’énergie et les températures de surface. Plus besoin de deviner si le processus de chauffage fonctionne bien ou non.
Comme nous utilisons des ondes infrarouges de courte longueur d’onde, les températures souhaitées sont atteintes en quelques secondes. De plus, cela permet d’économiser beaucoup d’espace. Il n’est plus nécessaire d’utiliser des isolants volumineux pour empêcher la chaleur de s’échapper.
Les détails techniques liés à la chaleur
Le problème, c’est que si le matériau ne veut pas absorber la chaleur, celle-ci rebondit simplement sur lui. Pour y remédier, nous utilisons des émetteurs en quartz ou en céramique. Nous ajustons la longueur d’onde afin que l’énergie pénètre bien dans le matériau. Mais il faut être prudent avec la densité d’énergie utilisée. Si trop d’énergie est concentrée en un seul point, des zones trop chaudes vont apparaître. C’est un vrai problème pour l’alignement des nanotubes de carbone – cela gâche tout. Nous passons beaucoup de temps à ajuster la puissance et la tension afin que la chaleur soit répartie uniformément sur toute la zone concernée.
Les compromis (et les avertissements)
Ce n’est pas magique. Les systèmes à rayonnement infrarouge intense génèrent une grande quantité de chaleur inutile. Si vous utilisez un système à haute puissance sans renforcer les systèmes de refroidissement, vos équipements vont surchauffer et cesser de fonctionner. C’est une façon frustrante de mettre fin à une production. Il faut donc s’assurer que les systèmes de refroidissement de l’usine peuvent gérer la vitesse de chauffage.
Un dernier conseil : utilisez des câbles résistants aux hautes températures. Sinon, l’isolation des câbles fondra avant même que vous ayez terminé la première série de production. Faites-moi confiance sur ce point.