कार्बन नैनोट्यूब निर्माण हेतु रेजिस्टिव फर्नेसों के बजाय IR लैंपों का उपयोग क्यों किया जाता है?
यदि आपने कभी कार्बन नैनोट्यूब बनाने की कोशिश की है, तो आपको इसमें आने वाली कठिनाइयों का पता होगा। उचित गुणवत्ता प्राप्त करने हेतु सटीक ताप-नियंत्रण आवश्यक है; लेकिन पारंपरिक रेजिस्टिव फर्नेसें इस काम में बहुत ही अक्षम हैं। ऐसी फर्नेसें पूरे चैंबर को गर्म करने हेतु बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करती हैं, जबकि वास्तव में हमें तो केवल सब्सट्रेट को ही गर्म करने की आवश्यकता है।
इसी कारण हमने शॉर्टवेव इन्फ्रारेड लैंपों का उपयोग शुरू किया। ऐसे लैंपों के द्वारा हम केवल वांछित स्थान को ही गर्म करते हैं। इससे ऊर्जा की खपत कम हो जाती है, एवं ऊर्जा-बिल भी कम आता है।
सही तापमान प्राप्त करना
कार्बन नैनोट्यूब निर्माण में सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि कैटालिस्ट को सक्रिय करने हेतु आवश्यक तापमान तक पहुँचने में कितना समय लगता है। यदि यह समय अधिक हो, तो उत्पाद की गुणवत्ता कम हो जाती है।
रेजिस्टिव फर्नेसें इस गति को बनाए रखने में असमर्थ हैं। दूसरी ओर, इन्फ्रारेड सिस्टम तुरंत ही ऊर्जा प्रदान करते हैं। चूँकि ऊर्जा केवल वांछित स्थान पर ही खर्च होती है, इसलिए ऊर्जा की बर्बादी नहीं होती। यह कार्बन उत्सर्जन को कम करने हेतु एक बेहतरीन तरीका है।
इसके अलावा, चूँकि ऐसे लैंपों की क्षमता अधिक होती है, इसलिए हमें कम गैस की आवश्यकता होती है। इससे वैक्यूम पंपों पर भी कम दबाव पड़ता है… और यह तो आपकी रखरखाव टीम के लिए भी बहुत ही अच्छी बात है।
हार्डवेयर संबंधी चुनौतियाँ
यह सब इतना आसान नहीं है। वायरिंग के मामले में सावधानी बरतनी आवश्यक है। यदि विद्युत आपूर्ति स्थिर न हो, तो तापमान में उतार-चढ़ाव हो जाता है… और इससे उत्पादन प्रभावित हो जाता है।
हम विशेष क्वार्ट्ज कवरों का उपयोग करते हैं, ताकि खराब गैसें उपकरणों को नुकसान न पहुँचा सकें। लेकिन वास्तविक चुनौती तो शीतलन प्रणाली ही है… आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि शीतलन प्रणाली ठीक से काम कर रही है। यदि ऐसा न हो, तो लैंप के घटक नष्ट हो जाते हैं, एवं पूरी प्रणाली ही नष्ट हो जाती है।
कारखाने को “ग्रीन” बनाना
इन्फ्रारेड लैंपों का उपयोग करने से ऐसे बड़े, ऊर्जा-खपत करने वाले उपकरणों की आवश्यकता ही नहीं रह जाती।
उत्पादन प्रक्रिया में लगने वाला समय भी कम हो जाता है। शिफ्ट बदलने के दौरान भी सिस्टम को गर्म करने हेतु बहुत समय नहीं लगता… इससे बिजली की खपत भी कम हो जाती है। यह कार्बन-तटस्थ लक्ष्यों को प्राप्त करने हेतु एक बेहतरीन तरीका है… बिना उत्पादन दर में कोई कमी लाए।
एकमात्र चुनौती यह है कि नियंत्रण प्रणाली को सही ढंग से संचालित करना आवश्यक है… इस हेतु उच्च-गति वाले PID कंट्रोलरों की आवश्यकता होती है। यदि ऐसा न हो, तो तापमान नियंत्रण में गड़बड़ी हो जाती है… लेकिन एक बार ऐसा किया जाने के बाद, यह तो एक बेहतरीन समाधान ही है।