Maîtriser la température lors de la fabrication de nanotubes de carbone
Si vous travaillez avec des nanotubes de carbone, vous connaissez les difficultés liées à ce processus. Il est nécessaire d’avoir une température précise, et cela doit se faire immédiatement. Si la température fluctue ne serait-ce que légèrement, ou si le temps de réaction est trop long, toute la production est ruinée.
C’est pourquoi nous avons abandonné ces anciens chauffages résistifs peu efficaces. Ils sont simplement trop lents. À la place, nous utilisons des systèmes infrarouges à haute efficacité. L’avantage des systèmes infrarouges, c’est que la source de chaleur n’a pas besoin de toucher le substrat : elle envoie simplement son énergie là où elle est nécessaire.
Arrêtez de deviner concernant la température
Dans une usine moderne, attendre plusieurs secondes que le chauffage fonctionne correctement, c’est une éternité. Nous avons besoin que tout se passe en quelques millisecondes. Avec les systèmes infrarouges, on peut déterminer exactement où se trouve la chaleur. Si un capteur détecte un point chaud – ce qui perturbe généralement l’alignement des nanotubes – le système ajuste automatiquement le niveau d’énergie en temps réel.
Et voici la partie intéressante : on peut connecter ces systèmes à un modèle numérique. Cela permet de prédire les retards thermiques et d’ajuster la vitesse de chauffage avant même que le substrat n’entre dans la zone de traitement. Plus besoin d’espérer du mieux…
Gérer l’espace disponible
L’espace est toujours limité en laboratoire. Nous utilisons donc des émetteurs infrarouges à courte longueur d’onde, car ils fournissent une grande quantité d’énergie dans un volume très petit. Ainsi, on peut réduire considérablement la taille de la chambre de chauffage sans perdre en puissance de chauffage.
Comme il s’agit de rayonnement plutôt que de convection, on n’a pas à s’inquiéter des courants d’air qui pourraient perturber la croissance des nanotubes. C’est donc une énergie pure et directe. Il suffit de la connecter aux alimentations contrôlées par le PLC, de régler la puissance souhaitée, et c’est prêt.
L’inconvénient (car il y en a toujours un)
Il y a bien sûr un compromis à faire. Les array infrarouges à haute densité génèrent beaucoup de chaleur inutile. Si vous augmentez au maximum la puissance des émetteurs pour accélérer le processus, le châssis de l’appareil va se surchauffer. Si vous n’avez pas un système de refroidissement capable de gérer cette charge, vos capteurs vont commencer à fonctionner de manière erratique, et vos composants vont se détériorer bien plus rapidement qu’ils ne le devraient. Il s’agit donc d’un équilibre à trouver.
En fin de compte, tout revient à la physique : énergie directe, cycles rapides, et un logiciel capable de communiquer avec le matériel. C’est ainsi que l’on maintient la stabilité de l’usine de fabrication.