เคล็ดลับสำหรับเซรามิกที่ไม่แตกง่าย
เคยมีประสบการณ์ไหมที่อุปกรณ์เซรามิกในห้องปฏิบัติการแตกขณะใช้งาน? บางครั้งอุปกรณ์นั้นก็ยังดูปกติดีในชั่วขณะหนึ่ง แต่อีกชั่วขณะหนึ่งก็กลายเป็นเศษแก้วลูกกรงไปเลย โดยปกติแล้วสาเหตุมาจากความเครียดภายในวัสดุ หากทำให้อุณหภูมิลดลงเร็วเกินไป หรือมีจุดที่เย็นเกินไป แก้วก็จะแตกได้ ง่ายมากเลยใช่ไหมล่ะ?
เพื่อป้องกันปัญหานี้ เราใช้หลอดอินฟราเรดเพื่อควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง 0.1°C ฟังดูเหมือนเป็นค่าที่น้อยมาก แต่ในโลกของวัสดุศาสตร์แล้ว นี่คือค่าที่สำคัญมาก
ทำไมเราถึงให้ความสำคัญกับค่า 0.1°C ขนาดนี้?
อันที่จริงแล้ว แก้วมีช่วงเวลาที่ยากลำบากในการเปลี่ยนจากสภาพที่ยืดหยุ่นไปเป็นสภาพที่แข็งมาก หากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปเพียงไม่กี่องศาในช่วงเวลานั้น ก็จะเกิดความแตกต่างของอุณหภูมิขึ้น และความแตกต่างนี้จะทำให้เกิดความเครียดในวัสดุได้
เมื่อเราควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง 0.1°C วัสดุก็จะอยู่ในสภาพสมดุล คุณไม่ได้เพียงแค่ให้ความร้อนกับวัสดุเท่านั้น แต่ยังให้เวลากับโมเลกุลในวัสดุให้ผ่อนคลายและอยู่ในสภาพสมดุลด้วย
อุปกรณ์ที่ช่วยให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้
เราสร้างองค์ประกอบอินฟราเรดขึ้นมาเพื่อกระจายความร้อนให้ทั่วพื้นผิวของวัสดุ เราเลือกใช้อินฟราเรดคลื่นสั้น เพราะมันสามารถซึมเข้าไปในเนื้อแก้วได้ลึก
ในขณะที่อินฟราเรดคลื่นยาวจะทำให้เกิดความร้อนเฉพาะที่พื้นผิวเท่านั้น ทำให้ส่วนกลางของแก้วยังคงเย็นอยู่ นั่นก็เป็นสาเหตุให้เกิดปัญหาได้
เพื่อให้ทำได้ถูกต้อง คุณจำเป็นต้องมีตัวควบคุม PID ที่มีความแม่นยำสูง และมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว หากเซ็นเซอร์มีความเร็วต่ำ หลอดอินฟราเรดก็จะให้ความร้อนมากเกินไป และคุณก็จะกลับมาอยู่ที่จุดเริ่มต้นอีกครั้ง
ข้อเสียของการใช้อินฟราเรดความแม่นยำสูง
การใช้อินฟราเรดความแม่นยำสูงจะทำให้เกิดพลังงานมากมาย แม้ว่าแก้วจะยังคงอยู่ในสภาพดี แต่ตัวเครื่องก็จะร้อนมากเช่นกัน
คุณจำเป็นต้องใช้พัดลมระบายความร้อนและวัสดุกันความร้อนที่มีประสิทธิภาพ หากผนังเตาดูดซับความร้อนมากเกินไป ก็จะเกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ และความแม่นยำก็จะหายไป
อีกเคล็ดลับหนึ่งคือ ใช้สายไฟที่มีการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มิฉะนั้น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะรบกวนค่าอ่านของเซ็นเซอร์ และคุณก็จะต้องคาดเดาแทนที่จะรู้ค่าที่แท้จริง