ทำไมเราถึงเลิกใช้ลมร้อนแล้วหันมาใช้คลื่นอินฟราเรดในการผลิตคาร์บอนนาโนทิวบ์
หากคุณเคยมีประสบการณ์ในการผลิตคาร์บอนนาโนทิวบ์มาก่อน คุณก็คงรู้ดีว่ากระบวนการนี้ต้องอาศัยอุณหภูมิที่แม่นยำ เพื่อให้ตัวเร่งปฏิกิริยาทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และให้คาร์บอนตกตะกอนได้อย่างเหมาะสม
วิธีการแบบเดิมๆ มักใช้ลมร้อน ซึ่งเป็นวิธีที่ช้ามาก คุณต้องทำให้อากาศร้อนขึ้นก่อน จากนั้นอากาศนั้นจึงจะนำความร้อนไปสู่พื้นผิววัสดุ ซึ่งต้องใช้เวลานานมากกว่าวัสดุจะร้อนขึ้น นี่เป็นวิธีที่ไม่มีประสิทธิภาพ และทำให้เสียเวลาไปมาก
การรอคอยนั้นเป็นเรื่องน่ารำคาญมาก
อากาศไม่สามารถนำพาความร้อนได้ดีนัก ดังนั้นคุณจึงต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงเพื่อให้อุณหภูมิสูงขึ้น และยังต้องรออีกนานกว่าทุกอย่างจะสมดุล ในห้องปฏิบัติการ เราเรียกสิ่งนี้ว่า “ต้นทุนเวลา” จริงๆ แล้วมันก็คือการสูญเสียพลังงาน และเป็นอุปสรรคต่อกระบวนการผลิต
การใช้คลื่นอินฟราเรดช่วยแก้ปัญหานี้ได้ แทนที่จะใช้อากาศ คลื่นอินฟราเรดจะใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อนำพาพลังงานเข้าสู่วัสดุโดยตรง ซึ่งช่วยลดเวลาลงได้มาก สำหรับผู้ที่ทำงานด้านการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ นี่เป็นเรื่องสำคัญมาก เพราะช่วยให้สามารถผลิตชิ้นงานได้มากขึ้นในแต่ละช่วงเวลา
แต่อย่าคิดว่าแค่เปลี่ยนหลอดไฟก็พอแล้ว คุณต้องเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมด้วย ซึ่งขึ้นอยู่กับว่าวัสดุของคุณจะดูดซับความร้อนได้ดีแค่ไหน คลื่นอินฟราเรดความยาวคลื่นสั้นจะช่วยนำพาความร้อนเข้าสู่วัสดุได้ลึก ในขณะที่คลื่นอินฟราเรดความยาวคลื่นกลางจะเหมาะสำหรับการกระตุ้นพื้นผิววัสดุเท่านั้น
โดยปกติแล้วเรามักเลือกใช้อุปกรณ์ที่มีความหนาแน่นสูง เพราะหากอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอ การเติบโตของคาร์บอนนาโนทิวบ์ก็จะไม่มีประสิทธิภาพ คุณต้องหาจุดสมดุลระหว่างระยะห่างของอุปกรณ์กับวิธีการตรวจสอบอุณหภูมิด้วย มิฉะนั้นก็จะเกิดจุดที่มีอุณหภูมิสูงเกินไปได้
แต่ก็มีข้อเสียเหมือนกัน
คลื่นอินฟราเรดนั้นมีความเร็วสูง แต่ก็มีความรุนแรงด้วย เพราะความร้อนที่เกิดขึ้นสูงมาก คุณจึงมีความเสี่ยงที่วัสดุจะได้รับความเสียหายจากความร้อน คุณจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่สามารถรองรับการขยายตัวของวัสดุเมื่อมีความร้อนได้
นอกจากนี้ คุณต้องระวังเรื่องระบบระบายความร้อนด้วย หากระบบระบายความร้อนไม่ดีพอ ความร้อนที่เกิดขึ้นก็อาจทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้
คุณกำลังแลกความช้าของลมร้อนมาด้วยความเร็วสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสี่ยงได้ แต่ผลลัพธ์ที่ได้ก็คุ้มค่ากับความระมัดระวังที่เพิ่มขึ้น