装置を加熱するのをやめましょう：CNTを効率的に培養するためのより良い方法
もし、カーボンナノチューブの製造に携わったことがあるなら、熱処理の難しさはご存知でしょう。ほとんどのヒーターは、エネルギーをあちこちに散乱させてしまいます。まるで、炎を使ってキャンドルに火をつけようとするようなものです。必要な熱は得られますが、結局は装置全体が過度に加熱されてしまいます。
これは大変な問題です。高価な半導体製造装置が、巨大な放熱器のようになってしまうのです。これはエネルギーの無駄遣いだけでなく、近くにいる人々にとっても安全上のリスクとなります。
そのため、私たちは方向性を持った赤外線加熱に切り替えました。
実際の動作原理
考え方としては、チャンバー全体をオーブンのようにするのではなく、スポットライトのように利用するのです。短波長の赤外線ランプを使うことで、空気による熱伝達に頼ることなく、放射熱を利用します。エネルギーは直線的に移動し、基材に当たって作用した後、その場に留まります。
これにより、CNTの成長に必要な迅速な温度上昇が実現できます。また、装置内部の電子部品も過剰に加熱されることはありません。
実用的な側面
私たちは、これらのランプを特定の領域に集中させるように設定しています。放射角を絞ることで、熱を正確に必要な場所に集中させるのです。
最良の点は、装置の外部ケースが冷たく保たれることです。装置が壊れないように、冷却装置や大きくて騒音の多い排気ファンを追加する必要はありません。とても合理的です。
注意点（もちろん、何かしらの問題はある）
ただし、これは「プラグインすればすぐ使える」という簡単なものではありません。高出力のランプは、電源装置に大きな負担をかけます。また、位置決めも非常に重要です。数ミリメートルでもずれると、CNT膜の成長が不均一になってしまいます。残念ながら、そういうことも起こります。
取り付けブラケットはしっかりしていなければなりません。ランプの位置が少しでも揺れると、基材に冷たい部分ができてしまい、やり直しになってしまいます。
事態をコントロールするために、ヒーターには閉ループPIDコントローラーを組み合わせることをお勧めします。これにより、初期の加熱時に起こる不快な温度上昇を防ぎ、目的の温度を超えてしまうことがありません。