لماذا نستخدم أفران الأشعة تحت الحمراء بدلاً من الأفران التقليدية في تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية؟
إذا قضيت وقتًا في تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية، فأنت تعرف مدى صعوبة ذلك. يتطلب الأمر التحكم الدقيق في درجة الحرارة لضمان الحصول على جودة عالية، لكن الأفران التقليدية غير كافية لتحقيق ذلك. فهي تضيع الكثير من الطاقة في تسخين الغرفة بأكملها، بينما كل ما نحتاجه هو تسخين السطح المراد معالجته فقط.
لذلك، اخترنا استخدام مصابيح الأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة. بهذه الطريقة، لا نحتاج إلى تسخين الغرفة بأكملها، بل نركز الطاقة على المنطقة المراد معالجتها فقط. هذا يجعل العملية أسرع وأكثر كفاءة، كما يقلل من استهلاك الطاقة.
التحكم في درجة الحرارة
السر في تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية هو سرعة الوصول إلى درجة الحرارة المناسبة لتفعيل العوامل الكيميائية المستخدمة في التصنيع. إذا كانت السرعة بطيئة، فإن جودة الأنابيب النانوية ستكون منخفضة.
الأفران التقليدية غير قادرة على مواكبة هذه السرعة، لكن أنظمة الأشعة تحت الحمراء توفر حرارة فورية. وبما أننا نركز الطاقة في المكان المناسب، فإننا لا نضيع الطاقة، وهذا يقلل من البصمة الكربونية لكل قرص من الأقراص المستخدمة في التصنيع.
بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه المصابيح عالية القدرة تسمح لنا بتقليل حجم المنطقة المحتاجة إلى تسخين، وبالتالي لا نحتاج إلى كميات كبيرة من الغاز. وهذا يخفف الضغط على مضخات الفراغ، وهو أمر مفيد جدًا لفريق الصيانة.
الجوانب الصعبة (المعدات)
الأمر ليس بهذه البساطة. يجب الانتباه إلى التوصيلات الكهربائية بعناية. إذا لم يكن التيار الكهربائي مستقرًا، فقد يحدث تذبذب في درجة الحرارة، وهو ما يؤدي إلى تلف الأنابيب النانوية الكربونية.
نستخدم أغلفة من الكوارتز لحماية المعدات من الغازات المؤكسدة. لكن الخطر الحقيقي يكمن في نظام التبريد. يجب التأكد من أن أنظمة التبريد فعالة، وإلا فإن الأجهزة قد تتعرض للتلف.
جعل المصنع “أخضرًا”
استخدام أنظمة الأشعة تحت الحمراء يعني أننا لا نحتاج إلى استخدام الأفران الضخمة التي تستهلك الكثير من الطاقة.
زمن التصنيع يصبح أسرع بكثير، ولا حاجة لقضاء وقت طويل في تسخين الأجهزة أثناء تغيير الورديات. وهذا يقلل من استهلاك الكهرباء.
العيب الوحيد هو أن نظام التحكم قد يكون صعب التحكم فيه، لذا يجب استخدام أجهزة تحكم عالية السرعة للحفاظ على استقرار درجة الحرارة. لكن بمجرد تعديل الإعدادات، سيكون الأمر ممتازًا.