Redução das emissões de carbono na fabricação de biossensores com aquecimento por IR
A fabricação de biossensores geralmente envolve um longo período de espera, até que os materiais sequem ou sejam curados. A maioria das fábricas utiliza fornos convencionais para esse fim, mas o problema é que esses fornos consomem muita energia apenas para aquecer o ar do ambiente.
Decidimos parar de aquecer o ar e começar a aquecer diretamente o próprio material a ser processado. Ao usar lâmpadas de infravermelho direcionado, conseguimos aquecer o substrato de maneira eficiente. É uma mudança simples, mas que gera uma grande economia de energia nas fábricas.
Ajuste adequado da temperatura
Não basta usar qualquer lâmpada para resolver o problema. É preciso escolher comprimentos de onda específicos que permitam que as camadas dos materiais – sejam elas orgânicas ou inorgânicas – absorvam a luz de forma eficaz.
Como a densidade de energia é alta, o processo de aquecimento acontece quase instantaneamente. Em vez de minutos, são necessários apenas segundos. Isso acelera todo o processo de produção, pois as máquinas não precisam ficar funcionando por horas para atingir as metas diárias.
Os equipamentos e a ciência por trás disso
Usamos filamentos de halogênio dentro de invólucros de quartzo, para manter a luz estável. Algumas dessas lâmpadas têm revestimentos que permitem que a radiação seja direcionada para o espectro de infravermelho de ondas curtas.
Por que isso é importante? Porque a radiação de ondas curtas penetra mais profundamente nas camadas do biossensor. Isso evita que a superfície seque rápido demais, impedindo que os solventes fiquem presos sob ela e estraguem o produto final.
Também mantivemos o hardware o mais compacto possível. Os conectores são pequenos, o que permite que as lâmpadas fiquem bem próximas das pastilhas de silício. Menos espaço desperdiçado significa menos calor sendo desperdiçado no ambiente.
A realidade
O infravermelho não é uma solução mágica. Se a configuração das lâmpadas não for perfeita, haverá pontos quentes demais. É preciso equilibrar a distância e a potência das lâmpadas. Se aumentarmos a potência demais, corremos o risco de danificar as camadas bioativas. Além disso, se aumentarmos muito o calor, os sistemas de resfriamento precisam ser robustos o suficiente para lidar com o excesso de calor.
Se quisermos que as pastilhas de silício de 300 mm fiquem uniformes a cada vez, é necessário ajustar corretamente todos os parâmetros. Não há atalhos.