¿Por qué abandonamos el uso de aire caliente en la fabricación de nanotubos de carbono y optamos por el calentamiento por infrarrojos?
Si has pasado tiempo fabricando nanotubos de carbono, sabrás lo complicado que es el proceso. Es necesario mantener las temperaturas exactas para que el catalizador funcione correctamente y el carbono se deposite de la forma adecuada.
La mayoría de los métodos tradicionales utilizan aire caliente. Es un proceso lento: primero se calienta el aire, luego este calor afecta a las paredes del recipiente donde se encuentran los nanotubos. Solo después de mucho tiempo, el sustrato se calienta. Es un método indirecto y poco eficiente, que desperdicia mucho tiempo.
Esperar es algo terrible.
El aire no es bueno para transferir calor. Se pasan horas simplemente esperando a que todo se estabilice. En el laboratorio, a esto lo llamamos “costo de tiempo”. En realidad, se trata de energía desperdiciada y de un obstáculo en el proceso de producción.
El calentamiento por infrarrojos cambia las cosas. En lugar de depender del aire, este método utiliza ondas electromagnéticas para transferir energía directamente al material. Se evita así el uso de intermediarios.
Se puede alcanzar la temperatura deseada en segundos. Para quienes trabajan con semiconductores, esto es una gran ventaja. Los ciclos de calentamiento y enfriamiento se acortan, lo que significa que se pueden procesar más lotes en un mismo turno.
Pero hay que tener cuidado. No basta con reemplazar la lámpara por otra. Hay que elegir los emisores adecuados. Todo depende de qué absorbe realmente el sustrato. Las ondas de infrarrojos de corta longitud penetran profundamente en el material, mientras que las ondas de longitud media son adecuadas si solo se quiere activar la superficie del material.
Por lo general, preferimos usar matrices de alta densidad. ¿Por qué? Porque si el calor no se distribuye uniformemente, el crecimiento de los nanotubos será desordenado. Hay que encontrar el equilibrio entre la disposición de los emisores y la forma en que los sensores transmiten información al sistema. De lo contrario, se crearán puntos calientes en el material.
Pero hay un problema.
El calentamiento por infrarrojos es rápido, pero también agresivo. Dado que el calor actúa con tanta intensidad y rapidez, existe el riesgo de choque térmico. Se necesita un soporte para el sustrato que pueda soportar la expansión del material cuando se calienta.
Y un consejo más: tenga cuidado con el chasis del equipo. Si el sistema de refrigeración no funciona bien, ese calor radiante podrá dañar los componentes electrónicos.
Estamos renunciando a ese método lento y gradual de calentamiento por aire caliente, en beneficio de una velocidad mayor. Es un método más volátil, pero los beneficios en términos de productividad suelen compensar la necesidad de tener más precauciones.