カーボンナノチューブを作るには、バランスを取る必要があります。正確な温度管理が求められますが、通常は化学的な洗浄処理を行う際にその作業を行います。そこが問題の発生源です。可燃性の蒸気が周囲に漂っており、標準的な赤外線ランプには、露出したフィラメントや電気接点があるからです。
わずかな火花や、表面が過度に熱くなっただけで、実験室全体が火球状になってしまう可能性があります。
これを防ぐために、私たちは赤外線ランプ全体を密閉型で防爆機能のあるケースに包み込んでいます。これは、化学物質に耐えられるシールドと考えてもよいでしょう。石英製のケースを開放したままにするのではなく、しっかりと密封します。耐腐食性の高いガラスや、腐食性のある洗浄剤にも耐えられる強力なシーラントを使用します。これにより、腐食性の霧がランプを破壊するのを防げます。
また、熱が適切な場所に留まるようにすることも重要です。
私たちは、CNT基板上で均一な温度勾配を維持できるように、このヒーターを設計しました。ケースがシールドされているため、外側のケース自体が巨大な加熱源になることはありません。そのため、加工に必要な高温を得られる一方で、装置周辺の空気は安全に保たれます。
もちろん、何かしらのトレードオフもあります。
ランプと対象物の間に材料を挟むことで、赤外線の強度が少し低下します。それほど大きな問題ではありませんが、放射効率がわずかに低下することになります。設定時には、その点を念頭に置いておく必要があります。極端な温度が必要な場合は、ケースの影響を補うために、電力を少し上げる必要があるかもしれません。
これは、過酷な環境をコントロール可能なものにするための簡単な手段です。そうすれば、チームの安全が守られ、装置も化学物質によって破壊されることはありません。