Ottenere una temperatura ideale nella produzione di nanotubi di carbonio
Se lavorate con nanotubi di carbonio, sapete bene quali siano le sfide legate al controllo della temperatura. È necessaria una temperatura precisa, e questa deve essere raggiunta il prima possibile. Se la temperatura varia anche solo di poco, o se ci vuole troppo tempo perché avvenga la reazione desiderata, l’intero lotto di prodotto va sprecato.
Ecco perché abbiamo abbandonato quei vecchi riscaldatori a resistenza: sono semplicemente troppo lenti. Invece, utilizziamo sistemi a infrarossi ad alta efficienza. Il vantaggio dei sistemi a infrarossi è che la sorgente di calore non deve nemmeno entrare in contatto con il substrato: basta che emetta energia esattamente dove è necessaria.
Smettete di indovinare riguardo alla temperatura
In una fabbrica moderna, aspettare alcuni secondi affinché il riscaldatore raggiunga la temperatura desiderata è un problema enorme. Abbiamo bisogno che tutto avvenga in millisecondi. Con i sistemi a infrarossi, possiamo determinare esattamente dove va a finire l’energia termica. Se un sensore rileva una zona troppo calda – situazione che di solito compromette l’allineamento dei nanotubi – il sistema riduce immediatamente la potenza di riscaldamento.
Ecco la cosa fantastica: possiamo collegare questi sistemi a un “gemello digitale” che permette di prevedere eventuali ritardi Termici e di regolare la velocità di riscaldamento prima ancora che il substrato entri nella zona di riscaldamento. Non c’è più bisogno di sperare nel meglio…
Organizzare tutto nel giusto spazio
Nel laboratorio lo spazio è sempre limitato. Utilizziamo emettitori a onde corte, poiché permettono di ottenere un elevato livello di calore in uno spazio ridotto. In questo modo si può ridurre notevolmente le dimensioni della camera di riscaldamento, senza perdere alcuna potenza termica.
Poiché si tratta di radiazione e non di convezione, non bisogna preoccuparsi delle correnti d’aria che potrebbero influenzare negativamente la crescita dei nanotubi. È semplicemente un’energia diretta e pulita. Basta collegarla alle sorgenti di alimentazione controllate dal PLC, impostare la potenza desiderata e tutto funziona perfettamente.
Il sacrificio da affrontare…
Tuttavia, c’è sempre un compromesso. Gli array a infrarossi ad alta densità generano molto calore inutilizzato. Se si aumenta al massimo la potenza degli emettitori per accelerare il processo di riscaldamento, il componente rischia di surriscaldarsi. Se non si dispone di un sistema di raffreddamento adeguato, i sensori potrebbero funzionare male e i componenti potrebbero bruciarsi molto prima del previsto. È quindi necessario trovare un equilibrio.
In definitiva, tutto dipende dalla fisica: energia diretta, cicli rapidi e software in grado di interfacciarsi con l’hardware. Solo così si può mantenere stabile la fabbrica.