Por que estamos substituindo os fornos resistentes por lâmpadas de infravermelho na fabricação de nanotubos de carbono
Se você já passou algum tempo cultivando nanotubos de carbono, sabe quão difícil é esse processo. É preciso um controle térmico preciso para garantir a correta orientação e pureza dos nanotubos. Mas os fornos resistentes tradicionais são simplesmente ineficientes: eles desperdiçam muita energia aquecendo toda a câmara, quando na verdade só o substrato precisa ser aquecido.
É por isso que optamos por lâmpadas de infravermelho de onda curta. Em vez de aquecer tudo, elas focam a energia exatamente no local onde ocorre o crescimento dos nanotubos. Isso torna o processo mais eficiente e rápido, além de diminuir significativamente a conta de energia.
Controlar a temperatura corretamente
No caso do crescimento de nanotubos de carbono, a velocidade com que se atinge a temperatura ideal para a ativação do catalisador é fundamental. Se for muito lento, a qualidade dos nanotubos diminui. Os elementos resistentes não conseguem manter essa velocidade. Já os sistemas de infravermelho permitem uma liberação instantânea de calor. Como a energia é direcionada exatamente para onde é necessária, não há desperdício de energia enquanto o sistema está em repouso. É uma maneira simples de reduzir a pegada de carbono de cada lâmina produzida.
Além disso, como essas lâmpadas de alta potência permitem que a área de aquecimento seja menor, não precisamos de tanto gás. Isso alivia bastante a carga nos bombas de vácuo, o que, para ser honesto, vai agradar muito à equipe de manutenção.
Os desafios técnicos
Não é tudo tão simples quanto parecer. É preciso ter cuidado com os cabos elétricos. Se a fonte de alimentação não for estável, haverá flutuações de temperatura, o que pode estragar todo o processo de produção. Usamos invólucros de quartzo especializados para evitar que os gases corrosivos danifiquem os equipamentos. Mas o maior desafio é o resfriamento. É preciso garantir que os sistemas de resfriamento funcionem bem. Se eles falharem, o invólucro da lâmpada superaquecerá, causando danos aos conectores e ao sistema como um todo.
Tornar a fábrica “verde”
Ao usar lâmpadas de infravermelho, podemos eliminar aqueles grandes bloques de aquecimento que consomem muita energia. Os tempos de ciclo ficam muito mais rápidos. Não é mais necessário esperar muito tempo para que o sistema fique pronto, o que reduz o consumo de eletricidade. É uma maneira prática de alcançar metas de neutralidade de carbono sem diminuir a produção.
O único problema é que o controle da temperatura requer controladores PID de alta velocidade. Caso contrário, há risco de a temperatura ultrapassar o limite desejado, causando danos aos nanotubos. Mas, uma vez que tudo esteja ajustado corretamente, é uma solução excelente.