Tại sao chúng ta lại từ bỏ phương pháp sử dụng không khí nóng để thay thế bằng phương pháp sử dụng tia hồng ngoại trong quá trình tạo ra ống nano cacbon?
Nếu bạn đã từng tham gia vào việc tạo ra ống nano cacbon, bạn chắc hẳn hiểu rõ quy trình này. Bạn cần kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác để kích hoạt chất xúc tác và giúp cacbon lắng đọng một cách đúng cách.
Hầu hết các phương pháp truyền thống đều sử dụng không khí nóng. Đây là một quy trình chậm chạp. Bạn phải làm nóng không khí trước, sau đó không khí mới làm nóng các bề mặt vật liệu. Cuối cùng, sau khi chờ đợi đủ lâu, vật liệu mới được làm nóng. Đây là một phương pháp gián tiếp và kém hiệu quả, khiến bạn lãng phí rất nhiều thời gian.
Việc chờ đợi thật tồi tệ. Không khí không thể truyền nhiệt hiệu quả. Bạn sẽ phải mất hàng giờ chỉ để làm nóng vật liệu, và còn phải chờ đợi thêm để mọi thứ ổn định. Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi gọi đó là “chi phí thời gian”. Thực ra, đó chỉ là sự lãng phí năng lượng và là rào cản trong quy trình sản xuất.
Phương pháp sử dụng tia hồng ngoại thì khác. Thay vì sử dụng không khí, tia hồng ngoại sử dụng sóng điện từ để truyền năng lượng trực tiếp vào vật liệu. Như vậy, chúng ta có thể đạt được nhiệt độ mong muốn trong vài giây. Điều này rất quan trọng đối với những ai muốn xử lý vật liệu một cách chính xác. Chu kỳ làm nóng và làm nguội được rút ngắn, vì vậy bạn có thể xử lý nhiều lô vật liệu hơn trong một ca làm việc.
Nhưng bạn không thể chỉ thay thế bóng đèn bằng bóng đèn hồng ngoại là xong. Bạn cần phải chọn loại bóng đèn phù hợp với vật liệu mà bạn đang xử lý. Tia hồng ngoại sóng ngắn có thể xâm nhập sâu vào vật liệu, trong khi tia hồng ngoại sóng trung bình thì phù hợp để kích hoạt bề mặt vật liệu.
Chúng tôi thường chọn loại bóng đèn có mật độ cao. Tại sao? Bởi vì nếu nhiệt độ không đồng đều, quá trình tạo ống nano cacbon sẽ bị gián đoạn. Bạn cần tìm ra điểm cân bằng giữa khoảng cách giữa các bóng đèn và cách mà các cảm biến phản hồi với hệ thống. Nếu không, bạn sẽ gặp phải tình trạng nhiệt độ không đồng đều.
Tuy nhiên, vẫn còn một vấn đề nữa. Tia hồng ngoại tuy nhanh, nhưng lại mang tính phá hoại cao. Vì nhiệt độ được truyền vào vật liệu quá mạnh và quá nhanh, nên có nguy cơ gây ra tình trạng sốc nhiệt. Bạn cần một thiết bị giữ vật liệu có khả năng chịu đựng được sự giãn nở của vật liệu khi bị nóng lên.
Và một lưu ý nữa: hãy chú ý đến hệ thống làm mát của bạn. Nếu hệ thống làm mát không hiệu quả, nhiệt lượng dư thừa sẽ làm hỏng các linh kiện điện tử của bạn.
Bạn đang hy sinh sự chậm rãi, ổn định của phương pháp sử dụng không khí nóng để đổi lấy tốc độ nhanh hơn. Điều này có thể gây ra nhiều rủi ro, nhưng lợi ích về mặt hiệu suất sản xuất thì vẫn xứng đáng với những rủi ro đó.