Как максимально использовать тепло для производства углеродных нанотрубок
При выращивании углеродных нанотрубок температура имеет решающее значение. Но есть проблема: если вы просто нагреваете пластину и позволяете энергии уходить через стенки камеры, это значит, что вы тратите деньги впустую.
Поэтому мы используем отражатели, покрытые золотом. Мы хотим, чтобы вся инфракрасная энергия попадала на поверхность подложки, а не на стенки камеры.
Почему именно золото?
Часто используется полированный алюминий. Это распространенный материал, но он поглощает слишком много энергии. Золото же отличается тем, что позволяет сохранять всю энергию на поверхности подложки. Речь идет не о том, чтобы сделать устройство более красивым, а о физике отражения света. Поверхность из золота отражает энергию обратно на пластину. Это позволяет достичь высокой температуры на поверхности подложки без необходимости увеличивать мощность источника энергии. Это гораздо эффективнее.
Как справиться с «холодными точками»
Дело не только в материале, но и в его форме. Мы делаем отражатели изогнутыми, чтобы сосредоточить энергию. Если распределение потока энергии неравномерное, возникают «холодные точки». А это приводит к неравномерному росту углеродных нанотрубок. На пластине будут области с высокой концентрацией нанотрубок, а другие области будут практически пустыми. Это не идеально.
Есть один недостаток: золото дорогое, а слой покрытия очень тонкий. Будьте осторожны при обработке таких поверхностей. Если использовать абразивные средства для чистки, поверхность может пострадать. Как только поверхность пострадает, энергия будет рассеиваться, и эффективность устройства снизится. Обращайтесь с такими поверхностями осторожно.
Итог
При подключении устройства нужно учитывать «эффективную» мощность. Благодаря сосредоточению излучения, источник мощностью 1 кВт может обеспечить температуру, эквивалентную 1,5 кВт. Это значительный прирост эффективности. Однако необходимо настроить контроллеры PID. Если не учитывать этот фактор, можно превысить целевую температуру, что может повредить подложку.