Как максимально эффективно использовать тепло для производства углеродных нанотрубок
При выращивании углеродных нанотрубок на пластинах необходимо большое количество тепла. Но речь идет не просто о повышении температуры. Если энергия рассеивается во все стороны, это приводит к потере энергии и к неравномерному росту нанотрубок.
Вот здесь-то и пригождаются отражатели с золотым покрытием. Вместо того чтобы позволить энергии рассеиваться, мы используем их для направления каждой единицы инфракрасного тепла именно туда, где это необходимо — на саму пластину.
Почему именно золото?
Большинство стандартных отражателей поглощают слишком много энергии. Золото же обладает уникальными свойствами: оно отлично отражает инфракрасное излучение. Таким образом, тепло не распространяется по стенкам камеры, а направляется прямо на подложку. Это создает высококонцентрированную зону нагрева. Самое лучшее — это то, что температура на пластине становится значительно выше, без необходимости увеличения мощности оборудования.
Правильное расположение отражателя
Физические законы сработают только в том случае, если форма отражателя соответствует способу выделения энергии нагревателем. Мы тратим много времени на настройку фокуса так, чтобы тепло равномерно распределялось по всей пластине. Таким образом не возникает «холодных зон», а процесс выращивания нанотрубок происходит равномерно.
Но есть один нюанс: необходимо следить за системой охлаждения. Когда такое количество энергии сосредотачивается в одной точке, окружающая область быстро нагревается. Если система охлаждения не справляется с задачей, это может привести к деформации отражателей или повреждению уплотнителей. Это компромисс, с которым необходимо считаться.
Использование в лаборатории
Мы разработали эти отражатели как простые заменители существующих нагревателей. После использования отражателей с золотым покрытием время достижения нужной температуры значительно сокращается. Это позволяет обрабатывать больше пластин в день. Речь не идет просто о увеличении количества тепла, а о его правильном направлении. Таким образом создается более четкая тепловая градиентная зависимость, что делает процесс более предсказуемым.