למה אנחנו עוזבים שימוש באוויר חם לטובת חימום באמצעות אינפרא-אדום בייצור ננו-צינורות פחמן
אם ביליתם זמן בייצור ננו-צינורות פחמן, אתם יודעים איך זה עובד. יש צורך בטמפרטורות מדויקות כדי שהקטליזטור יעבוד כראוי ושהפחמן יתגבש בצורה נכונה.
רוב השיטות הישנות משתמשות באוויר חם. זו תהליך איטי – צריך לחמם את האוויר, והאוויר מחמם את החומרים. רק לאחר זמן ארוך, החומרים נהיים חמים מספיק. זו דרך עקיפה ובעייתית, שגורמת לבזבוז הרב של זמן.
ההמתנה היא דבר מעצבן.
האוויר לא מסוגל להעביר חום ביעילות. צריך שעות רבות כדי להגיע לטמפרטורה הרצויה, ועוד זמן ארוך יותר כדי שהכל יהיה יציב. במעבדה, אנחנו קוראים לזה “עלות זמן”. למעשה, זו רק אנרגיה שנבזבזה ומכשול בתהליך הייצור.
חימום באמצעות אינפרא-אדום משנה את התמונה. במקום להסתמך על האוויר, אינפרא-אדום משתמש בגלים אלקטרומגנטיים כדי להעביר אנרגיה ישירות לחומר. כך ניתן להגיע לטמפרטורה הרצויה תוך שניות. עבור אלה שעוסקים בעיבוד מתקדם של חומרים לשימוש בשבבים, זה חשוב מאוד. משך הזמן הדרוש לחימום וקירור קוצר, כך שניתן לעבד יותר סדרות במשמרת אחת.
אבל צריך להיות זהירים – אי אפשר פשוט להחליף את המנורה ולחשוב שזה יספיק. צריך לבחור את המקורות הנכונים לחימום. הכל תלוי בכך מה באמת סופג החומר. אינפרא-אדום בגלי אורך קצר חודר לעומק החומר, בעוד שאינפרא-אדום בגלי אורך בינוני מתאים כשרוצים רק להפעיל את הפני השטח של החומר.
בדרך כלל אנחנו מעדיפים שימוש במקורות חימום בעלי צפיפות גבוהה. למה? כי אם החימום לא אחיד, גדילת הננו-צינורות תהיה לא אחידה. צריך למצוא את האיזון הנכון בין מיקום המקורות לבין האופן שבו החיישנים מספקים מידע למערכת. אחרת, יהיו אזורים חמים מדי.
יש עם זאת בעיה אחת.
אינפרא-אדום הוא מהיר, אבל הוא גם אגרסיבי. החום שנוצר הוא חזק מאוד, ולכן יש סיכון לשוק תרמי. צריך מערכת שתוכל לעמוד בעומס שנוצר כשהחומרים מתחממים.
ועוד דבר חשוב: צריך להקפיד על המערכת המקררת. אם המערכת המקררת לא יעילה, החום עלול לפגוע ברכיבים האלקטרוניים.
אנחנו מוותרים על החימום האיטי והיציב של אוויר חם, לטובת מהירות גבוהה יותר. זה עלול להיות לא יציב, אבל התועלת בכמות החומרים שניתן לעבד בזמן קצר שווה את הסיכון.