رشد نانو لوله کربنی با کوره مادون قرمز

اشعه مادون قرمز می‌تواند مقدار زیادی حرارت را در یک منطقه کوچکی از قطعه متمرکز کند که در بعضی از کاربردها مزیت بزرگی به حساب می‌آید. این پدیده بیشتر در پوشش‌دهی میکرونی سرامیک‌ها و عملیات حرارتی سطحی مواد مصداق پیدا می‌کند؛ بنابراین می‌توان از این لامپ‌ها در کوره‌های عملیات حرارتی جهت سنتز و رشد نانو مواد بر سطح زیرلایه مانند رشد نانو لوله های کربنی چند جداره بهره جست. بدین صورت که با اعمال پوشش (کاتالیست)  بر روی سطح یک زیرلایه (سیلیسیوم تک کریستال) و قرارگیری آن در کوره مادون قرمز تحت اتمسفرهای آرگون، هیدروژن و استیلن در دمای 600 – 700 درجه سانتیگراد و زمان 15 تا 20 دقیقه، نانولوله کربنی چند جداره را رشد داد.

  • اسم کامل دستگاه به فارسی: کوره تیوبی تابشی مادون قرمز
  • اسم دستگاه به لاتین: Infrared Radiation Tube Furnace
  • مدل دستگاه: FIR-20-50 H & V
  • حداکثر دمای کوره: 900 درجه
  • حداکثر نرخ حرارتی: 400 درجه بر دقیقه
  • کمپانی سازنده: آرتینه صنعت پرتو
  • طول منطقه گرم: 40 سامتی متر
  • قطر دهانه راکتور: 4 سانتی متر
  • جنس راکتور: شیشه کوارتز
  • قابلیت رسم گراف عملیات حرارتی
  • میزان خلاء در حالت سرد:9 × 10-3 mbar
  • میزان خلاء در حالت گرم: 1.4 × 10-2 mbar
  • قابلیت عملیات حرارتی تحت گازهای خنثی، هیدروژن، Co2، N2-H2 و ترکیبی
  • دقت دمایی: ±2 °C

خدمات قابل ارائه:

  1. عملیات حرارتی سطحی مواد تا دمای 1000 درجه
  2. سخت کاری سریع قطعات فولادی
  3. آلیاژسازی سطحی مواد فلزی
  4.  بریزیگ قطعات فلزی هم جنس و غیر همجنس
  5. آنالیز شوک حرارتی
  6. آنیلینگ سریع قطعات
  7. رشد و سنتز نانومواد بر زیرلایه
  8. پخت سریع مواد پلیمری

رشد نانو لوله کربنی با کوره مادون قرمز توسط روش رسوب بخار شیمیایی حرارتی بر سطح یک زیر لایه (سیلیسیم یا سیلیکون) انجام می شود. بدین صورت که پارامترهای اصلی مانند دما و زمان عملیات آنیل، ضخامت کاتالیست، دما و زمان رشد و دبی گاز هیدروکربن بر اساس نوع محصول انتخاب می شوند.
زیر لایه های پوشش داده شده به روش EBV، درون کوره رسوب بخار شیمیایی حرارتی (TCVD) جهت انجام فرایند رشد نانولوله‌های کربنی چندجداره قرار می گیرند. کوره مورد استفاده جهت رشد نانولوله‌های کربنی، کوره تیوبی اتمسفر کنترل با سیستم گرمایشی مادون قرمز ساخت شرکت می باشد. این لامپ‌ها می‌توانند میزان 20.000 وات توان الکتریکی را به انرژی حرارتی تبدیل کنند که می‌توان نرخ گرمایش را از °C/min1 تا °C/min400 انتخاب نمود. محفظه اصلی واکنش کوره (راکتور)، لوله‌ای از جنس کوارتز است که نسبت به سایر راکتور هاا، دارای این مزیت است که هم داخل آن در هر زمان قابل رویت و هم ماده مناسبی برای عبور کامل امواج تابشی و تمرکز بر سطح قطعه مورد نشظ می باشد. علاوه بر این، امواج مادون قرمز به راحتی از محفظه کوارتز عبور می‌کنند و محفظه کوره تأثیری بر میزان جذب این امواج ندارد. عامل اصلی جهت انتخاب محفظه از جنس کوارتز، ضریب انبساط حرارتی بسیار کم آن (mm/°C 7-10×5/5) بود که در مقابل نرخ گرمایش بالا در آن ترکی ایجاد نمیشود. این کوره مجهز به دو ترموکوپل است که یکی داخل محفظه کوره (خارج محفظه کوارتز) و دیگری داخل محفظه کوارتز و در تماس با نمونه‌ها برای کنترل دقیق میزان دما قرار گرفته است.
در ابتدا، نمونه‌ها تا رسیدن به دمای عملیات آماده‌سازی، تحت دبی ثابت گاز آرگون جهت جلوگیری از اکسیداسیون قرار می گیرند. کاتالیست روی زیرلایه بصورت لایه‌ای پیوسته پوشش داده شده است که می‌بایست قبل از فرآیند رشد این لایه به ذرات نانومتری شبه کروی تبدیل شود تا میزان سرعت واکنش افزایش یابد. شکل هندسی ذرات کاتالیست بر فرایند رشد مؤثر است. این کار توسط تزریق گاز هیدروژن رقیق شده با آرگون صورت می گیرد. پس از این مرحله، نمونه وارد مرحله رشد نانولوله تحت گاز استیلن یا متان می شود. این گاز نرخ رشد مناسبی را برای رشد نانولوله‌های‌کربنی ایجاد می‌کند. پس از اتمام عملیات، نمونه‌ها در شرایط گاز خنثی آرگون در دمای اتاق سرد خواهد شد. پس از اتمام فرآیند، ماده بدست آمده در حمام التراسونیک محلول اسیدی HF جهت خالص سازی بیشتر و حذف ذرات آهن موجود در نانولوله ها شستشو داده می شود.

خدمات مرتبط

فهرست