グローブボックス内の温度を知り、正確に調節するにはどうすればよいですか?

リチウム電池の研究開発、半導体パッケージング、材料合成などの分野では、内部の温度変動が起こります。 グローブ ボックスは、 材料の性能や実験の成否に直接影響を与える可能性があります。グローブボックス内の温度変化に影響を与える要因は何ですか?グローブボックス内の温度を正確に測定するにはどうすればよいですか?グローブボックス内の温度を正確に制御するにはどうすればよいですか?

• グローブボックス内の温度変化に影響を与える要因

グローブ ボックス本体の材質の熱伝導率は外部温度の侵入を引き起こし、ボックス内の温度に影響を与える可能性があります (304 ステンレス鋼の熱伝導率は約 16.3W/(m・K))。夏や冬に室内温度が大きく変動すると、間接的にグローブボックス内の温度に影響を与えます。

循環ファンは、 真空ポンプ、およびグローブ ボックスの統合加熱モジュール (蒸着機など) は動作中に熱を発生し、ボックス内の温度変化に間接的に影響を与えます。

アイテムの移動のために移行倉庫が開くたびに瞬間的な温度差が発生する可能性があり、頻繁に操作するとボックス内の温度が変化する可能性があります。アイテムの頻繁な移送が必要な実験の場合は、自動サンプル移送システムを使用して手動介入を減らすことができます。

研究室や製造作業場での高照度の照明や直射日光も、グローブ ボックスを加熱し、ボックス内の温度に影響を与える可能性があります。

• グローブボックス内の温度を正確に測定する方法

1. 赤外線温度計

赤外線温度計は、グローブボックスの表面（透明な観察窓など）の赤外線を測定することにより、グローブボックス内の温度を推定することができる非接触温度測定器です。ただし、赤外線温度計の精度は、グローブボックス表面の材質、色、厚さ、周囲温度などのさまざまな要因に影響される可能性があることに注意してください。

2. 温度センサーを内蔵

サーミスターや熱電対などの専門的な温度センサーは、グローブ ボックス内の温度を正確に測定できます。センサーは通常、温度データをリアルタイムで監視および記録するために、データロガーまたはデータ収集システムと組み合わせて使用​​されます。

• グローブボックス内の温度が不正確だとどのような影響がありますか

1. 材料特性の低下を引き起こす

グローブボックス内の温度が不正確であると、ペロブスカイト膜の結晶品質が不均一になり、欠陥が発生したり、ペロブスカイトセルの光電変換効率が低下したりする可能性があります。リチウム金属電池の実験では、ボックス内の温度が高すぎるとリチウム樹枝状結晶の成長が促進される可能性があり、温度が低すぎると界面インピーダンスが増加し、最終的には電池のサイクル寿命が短くなり、さらには短絡や熱暴走を引き起こす可能性があります。

2. 制御不能な化学反応

一部の化学反応実験では、温度変化も大きな影響を与える可能性があります。たとえば、不斉触媒反応実験では、温度が高すぎると副反応が促進され、生成物の選択性が低下する可能性があります。温度変化が起こると、反応速度が遅くなり、反応時間が長くなり、触媒が失活する可能性があります。温度の変動により反応選択性が不安定になる可能性があり、各実験の結果は比較できません。

• グローブボックス内の温度を正確に制御する方法

1. エアコンをつける

研究室や生産作業場では空調をオンにして、室温のバランスを維持し、外部温度が内部温度に及ぼす影響を軽減します。

2. 統合温度制御モジュール

エアコンまたはその他の温度制御システムをグローブ ボックスに統合し、温度センサーと連携し、温度制御システムと組み合わせてボックス内の温度を自動的に調整します。低温環境では、ヒーターによりグローブボックス内の温度を高めることができます。高温環境では、クーラーによってグローブボックス内の温度を下げることができます。

3.外部循環槽

熱伝達流体（水/シリコンオイル）をボックスの中間層または内蔵コイルを介して循環させ、外部バスによって制御します。

4. ガス予冷・予熱システム

高温プロセス分野で使用されるグローブボックスでは、グローブボックスのガス精製経路に熱交換器を追加して、入力ガスの温度前処理を行うこともできます。

5. インテリジェントな管理プラットフォーム

温度センサー、空調、循環システムをIoTで統合することで、遠隔制御を実現します。温度が設定値を超えて変化し、温度制御システムが自動的に調整しない場合、携帯電話はタイムリーに確認して調整するようリマインダーを受け取り、温度変化による実験の失敗を回避します。