Por que estamos abandonando o ar quente em favor do aquecimento por infravermelho na fabricação de nanotubos de carbono
Se você já passou algum tempo fabricando nanotubos de carbono, sabe como é o processo. É preciso manter as temperaturas exatas para que o catalisador funcione corretamente e o carbono se deposite da maneira certa.
A maioria dos métodos tradicionais utiliza ar quente. É um processo lento: primeiro, o ar é aquecido, depois esse ar aquece as paredes do recipiente onde ocorre a reação. Somente então, com paciência suficiente, o substrato acaba ficando quente. É um método indireto e complexo, que desperdiça muito tempo.
Esperar é algo irritante.
O ar não é eficaz para transferir calor. Acaba-se gastando horas apenas para aquecer o ambiente, e ainda mais tempo esperando que tudo se estabilize. No laboratório, chamamos isso de “custo de tempo”. Na verdade, é apenas energia desperdiçada e um obstáculo na produção.
O aquecimento por infravermelho muda completamente a situação. Em vez de depender do ar, o infravermelho utiliza ondas eletromagnéticas para transferir energia diretamente para o material. Assim, não há necessidade de intermediários.
É possível alcançar a temperatura desejada em segundos. Para quem trabalha com semicondutores, isso é ótimo. Os ciclos de aquecimento e resfriamento diminuem, o que significa que é possível processar mais lotes em um único turno.
Mas atenção: não basta simplesmente substituir a lâmpada pelo sistema de aquecimento por infravermelho. É preciso escolher os emissores corretamente. Tudo depende do que o substrato absorve realmente. O infravermelho de onda curta penetra profundamente no material, enquanto o infravermelho de onda média é ideal quando se deseja ativar apenas a superfície do material.
Geralmente, preferimos arranjos de emissores de alta densidade. Por quê? Porque, se o calor não for uniforme, o crescimento dos nanotubos de carbono será irregular. É preciso encontrar o equilíbrio entre a distância entre os emissores e a forma como os sensores fornecem informações ao sistema. Caso contrário, haverá pontos quentes demais no material.
Mas há um problema.
O aquecimento por infravermelho é rápido, mas também agressivo. Como o calor é aplicado com tanta intensidade, existe o risco de choque térmico. É necessário usar um suporte para o substrato que consiga suportar a expansão do material quando ele fica quente.
E mais uma dica: fique atento ao chassi do equipamento. Se o sistema de resfriamento não funcionar bem, o calor excessivo pode danificar os componentes eletrônicos.
Estamos trocando esse método lento e controlado por um método mais rápido. É um pouco mais volátil, mas o ganho em produtividade geralmente compensa a precaução adicional.