Utilizzo del riscaldamento a infrarossi per la produzione di nanotubi di carbonio
Se si lavora con nanotubi di carbonio, si conoscono bene le sfide legate al processo di produzione. Per far sì che il catalizzatore funzioni correttamente e che il carbonio venga depositato nel modo giusto, è necessario un livello di controllo termico estremamente preciso.
Per molto tempo abbiamo utilizzato soltanto forni a resistenza. Ma siamo onesti: sono lenti. In pratica, si tratta di scaldare un enorme volume d’aria pur di riscaldare il substrato. Ecco perché abbiamo passato all’uso di sistemi a infrarossi. Invece di aspettare che l’aria si riscaldi, i sistemi a infrarossi inviano l’energia direttamente nel materiale. È veloce… davvero veloce.
Ottenere dati precisi
In una fabbrica moderna non si può semplicemente “impostare tutto e dimenticarsene”. È necessario conoscere esattamente cosa sta succedendo. Colleghiamo questi sistemi a infrarossi direttamente ai controller PLC. In questo modo è possibile visualizzare in tempo reale la potenza assorbita e la temperatura della superficie del materiale. Non c’è più bisogno di indovinare se il ciclo di riscaldamento funziona correttamente.
Poiché utilizziamo raggi infrarossi a breve lunghezza d’onda, si riescono a raggiungere le temperature desiderate in pochi secondi. Inoltre, si risparmia molto spazio: non è necessario utilizzare strutture di isolamento ingombranti per evitare che il calore fuoriesca.
I dettagli tecnici legati al calore
Il problema è che, se il materiale non “vuole” assorbire il calore, quest’ultimo semplicemente rimbalza via. Per risolvere questo problema, utilizziamo emettitori in quarzo o ceramica. Regoliamo la lunghezza d’onda affinché l’energia venga assorbita dal substrato dei nanotubi di carbonio. Tuttavia, bisogna fare attenzione alla densità di potenza: se si applicano troppi watt in un punto specifico, si creano dei punti di surriscaldamento. Questo è un grosso problema per l’allineamento dei nanotubi di carbonio… distrugge tutto. Dobbiamo quindi bilanciare con cura la potenza e la tensione, in modo che il calore venga distribuito uniformemente su tutta la zona interessata.
Gli svantaggi e le avvertenze
Non è tutto così semplice. I sistemi a infrarossi ad alta intensità generano una grande quantità di calore in eccesso. Se si utilizza un sistema ad alta potenza senza migliorare i sistemi di raffreddamento, i componenti elettronici si surriscaleranno e smetteranno di funzionare. È un modo frustrante per interrompere la produzione. Bisogna assicurarsi che i sistemi di raffreddamento siano in grado di gestire la velocità di riscaldamento.
Un ultimo consiglio: utilizzate cavi resistenti alle alte temperature. Altrimenti, l’isolamento dei cavi si scioglierà prima ancora che si completi il primo ciclo di produzione. Credetemi su questo.