Перестаньте нагрівати сам пристрій – почніть нагрівати сам матеріал, який потрібно обробити. Якщо ви коли-небудь працювали з вуглецевими нанотрубками, ви знаєте, які труднощі пов’язані з нагріванням. Більшість людей просто кладуть усе в звичайну духовку, але це все одно що намагатися нагріти один шматочок піци, нагріваючи всю кухню. Це марна трата енергії. Крім того, це перетворює внутрішню частину пристрою на справжню піч. Ніхто не хоче працювати біля пристрою, чиї стінки настільки гарячі, що можуть обпекти людину, лише через те, що матеріал потрібно нагріти до певної температури. Саме тому ми перейшли на використання направленого інфрачервоного нагріву.
Як це функціонує
Уявіть собі це як ліхтарик замість обігрівача. Поки конвекція просто розносить гаряче повітря скрізь, інфрачервоні лампи випромінюють електромагнітне випромінювання в прямій лінії. Ми спрямовуємо цю енергію безпосередньо на зону росту вуглецевих нанотрубок. Тепло потрапляє на ціль та залишається там. Оскільки стінки пристрою не знаходяться в „лінії зору“ лампи, вони залишаються прохолодними. Таким чином ви отримуєте необхідну температуру для процесу хімічного осадження без необхідності перетворювати всю лабораторію на сауну.
Найскладніша частина: балансування потужності
Коли йдеться про високопотужні інфрачервоні лампи, все стає складніше. Велика кількість енергії потрапляє в невеликий простір. Ми використовуємо короткодовжинні випромінювачі, оскільки вони швидко проникають у матеріал. Це запобігає тому, щоб тепло поширювалося по всьому корпусу пристрою. Усе зводиться до геометрії – потрібно точно розрахувати фокус, щоб тепло потрапляло саме туди, куди потрібно. Але не можна просто підвищити потужність до максимуму. Якщо ви введете занадто багато енергії в невеликий простір, це може пошкодити кріплення матеріалу чи саму лампу. Потрібно переконатися, що система охолодження може впоратися з цим навантаженням, інакше тепло почне поширюватися туди, куди не слід.
Чому це полегшує роботу
Найкраще те, що рабоче місце більше не є джерелом небезпеки. Коли стінки не випромінюють тепло, оператори можуть без проблем проникати всередину для проведення технічного обслуговування чи завантаження матеріалу, не стикаючись з високою температурою. Це значно полегшує роботу. Крім того, це дає можливість контролювати температуру матеріалу без необхідності стежити за температурою стінок камери. Саме це є ключем до отримання однорідних результатів при рості вуглецевих нанотрубок на всій поверхні пластини.