Использование инфракрасного нагрева для производства углеродных нанотрубок
Если вы работаете с углеродными нанотрубками, вы знаете, с какими трудностями приходится сталкиваться. Чтобы катализатор активировался, а углерод правильно оседал на поверхности, необходимо точно контролировать температуру – это действительно сложная задача.
Долгое время мы использовали обычные электрические печи. Но, честно говоря, они работают медленно. По сути, приходится нагревать целый объем воздуха лишь для того, чтобы нагреть сам материал. Поэтому мы перешли на использование инфракрасных систем. Вместо того чтобы нагревать воздух, инфракрасные излучатели направляют энергию прямо в материал. Это гораздо быстрее.
Контроль параметров процесса
В современных производственных комплексах нельзя просто все настроить и забыть обо всем. Необходимо постоянно контролировать происходящее. Мы подключаем инфракрасные системы напрямую к контроллерам PLC. Это позволяет отслеживать потребляемую мощность и температуру поверхности в реальном времени. Таким образом можно быть уверенным, что процесс нагрева происходит корректно.
Поскольку мы используем кратковолновое инфракрасное излучение, достичь нужной температуры удается за считанные секунды. К тому же это позволяет сэкономить много места. Не нужны большие изоляционные оболочки, которые предотвращают утечку тепла.
Особенности нагрева
Проблема в том, что если материал не «хочет» принимать тепло, он просто отражает его. Чтобы решить эту проблему, мы используем специальные кварцевые или керамические излучатели. Мы настраиваем длину волны так, чтобы энергия эффективно проникала в материал. Но необходимо быть осторожным с плотностью мощности. Если сосредоточить слишком много ватт на одной точке, возникнут «точки перегрева». Это разрушает структуру углеродных нанотрубок. Мы тратим много времени на настройку мощности и напряжения, чтобы тепло распределялось равномерно по всей поверхности.
Возможные проблемы
Конечно, все не так просто. Высокая интенсивность инфракрасного излучения приводит к образованию большого количества отходного тепла. Если использовать высокомощные излучатели, но не обеспечить надлежащую систему охлаждения, электроника может перегреться. Это серьезная проблема для производства. Необходимо убедиться, что система охлаждения способна справиться с такой интенсивностью нагрева.
Совет
Используйте кабели, рассчитанные на высокие температуры. В противном случае изоляция кабелей расплавится еще до завершения первой процедуры нагрева. Поверьте мне.