Neden karbon nanotüp üretiminde sıcak hava yerine kızılötesi ısı kullanıyoruz?
Eğer karbon nanotüp üretimiyle ilgilenmişseniz, bu sürecin ne kadar zor olduğunu biliyorsunuzdur. Katalizörün etkili çalışabilmesi ve karbonun doğru şekilde birikmesi için sıcaklıkların tam olarak ayarlanması gerekiyor.
Eski yöntemlerde genellikle sıcak hava kullanılır. Bu yavaş bir süreçtir; havayı ısıtırsınız, hava da yüzeyleri ısıtır. Yeterince sabırlı olursanız sonunda yüzey de ısınır. Bu dolaylı ve verimsiz bir yöntemdir; çok zaman kaybına neden olur.
Bekleme süresi berbat bir durumdur.
Hava, ısıyı iletmekte oldukça kötüdür. Isıyı artırmak için saatler harcamanız gerekir ve her şeyin stabil hale gelmesini beklemek daha da uzun sürer. Laboratuvarda buna “zaman maliyeti” diyoruz. Aslında bu, boşa harcanan enerji ve üretim sürecindeki bir engeldir.
Kızılötesi ısıtma ise işleri değiştirir. Havadan yararlanmak yerine kızılötesi ışınlar, enerjiyi doğrudan malzemeye aktarır. Böylece aracı unsur ortadan kalkar. Hedef sıcaklığa saniyeler içinde ulaşılabilir. Yarı iletkenlerin üretimiyle uğraşanlar için bu büyük bir avantajdır. Isınma ve soğuma süreçleri kısalarak, tek vardiyada daha fazla üretim yapılabilir.
Ancak, sadece lambayı değiştirerek işi bitiremezsiniz. Emisyon cihazlarını akıllıca seçmeniz gerekir. Her şey, malzemenizin neyi emdiğine bağlıdır. Kısa dalga boyundaki kızılötesi ışınlar malzemenin derinliklerine nüfuz ederken, yüzeyi sadece aktive etmek istiyorsanız orta dalga boyu daha uygundur.
Genellikle yüksek yoğunluklu emisyon cihazları tercih edilir. Neden mi? Çünkü eğer ısı dağılımı düzgün değilse, karbon nanotüplerin üretimi berbat olur. Emisyon cihazlarının nasıl yerleştirileceği ve sensörlerin sisteme nasıl geri bildirim vereceği çok önemlidir; aksi takdirde ısı odakları oluşur.
Ancak bir dezavantajı var.
Kızılötesi ısıtma hızlı olsa da oldukça agresiftir. Isı çok hızlı ve güçlü bir şekilde etki eder; bu da termal şok riskini artırır. Malzemeler ısındığında genişlediğinden, bu durumu karşılayabilecek bir substrat tutucuya ihtiyaç vardır.
Ayrıca dikkat etmeniz gereken bir diğer nokta da soğutma sistemidir. Eğer soğutma sistemi yetersizse, bu ısı elektronik ekipmanları tahrip edebilir.
Yavaş ve güvenli olan sıcak hava yöntemini, hızlı ancak daha hassas olan kızılötesi ısıtma yöntemiyle değiştiriyorsunuz. Bu biraz daha riskli olsa da, elde edilen verimlilik genellikle bu riski telafi eder.