Elektromanyetik Koruyucu Etkinliğinin Geliştirilmesi için Hibrit Kompozit Malzemelerin Tasarımı ve Üretimi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği, Türkiye
Tez Danışmanı: Hüseyin Arıkan
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Teknolojinin son yıllarda göstermiş olduğu önemli gelişmeler ile birlikte çevremizde kullanılan elektronik cihazların sayısında önemli bir artış yaşanmaktadır. Bu artış etrafa yayılan elektromanyetik (EM) dalga sayısını ve yoğunluğunu da arttırmaktadır. Ortaya çıkan EM kirlilik, hem elektronik cihazların performansını olumsuz etkilemekte hem de insan sağlığı açısından risk oluşturmaktadır. Bu nedenle EM dalgalara karşı koruma sağlayan malzemelerin tasarımı ve üretimi stratejik bir önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, vakum infüzyon yöntemi ile üretilen hafif, elektriksel iletken ve yüksek elektromanyetik koruyucu etkinliğe sahip çok fonksiyonlu bir polimer kompozit malzemenin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Geri dönüştürülmüş selülozik kağıtların düzlemsel yöndeki elektriksel iletkenliğini (EC) ve elektromanyetik koruyucu etkinliğini (EMI SE) iyileştirmek amacıyla, mikro kalınlığa sahip, selüloz fiberler ile desteklenmiş karbon nanotüp (CNT), Grafen (GR) ve Bor Nitrür (BN) nanoparçacıkların takviye edilmesiyle 3 farklı nanokompozit film tasarlanmıştır: CNT Film, Bor Nitrür Film ve CNT/GR Hibrit Film. Büyütülebilir proseslere elverişli olan vakum filtrasyon yöntemi ile elde edilen her bir tabaka için farklı hacim ve yüzde ağırlıklara sahip nano takviyelerin eklenmesiyle farklı varyantlarda esnek ve elektriksel iletken nanokompozit filmler elde edilmiştir. Sandviç yapı oluşturacak şekilde tasarlanan üç katmanlı filmler karbon fiber kumaşlar arasına yerleştirilerek vakum infüzyon ve el yatıma (hand lay-up) yöntemleriyle epoksi reçinece zengin hale getirilmiş ve tabakalar arası bağlar mekanik olarak güçlendirilmiştir. Kalınlıkları 120 ile 470 mikrometre arasında değişen nanokompozit filmlerin elektriksel dirençleri en düşük 8.45 Ω, elektriksel iletkenlikleri en yüksek 11.82 S/m ve kesit alanına bağlı spesifik (özgül) iletkenliği ise en fazla 641.71 S/m olarak ölçülmüştür. En yüksek EMI koruyucu etkinliği CNTBN-CNT sandviç yapısı içeren karbon fiber polimer kompozit grubu için 40.5 dB, en yüksek spesifik (kesit alanına bağlı) EMI koruyucu etkinliği 149.95 dB/mm olarak ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar, özgün bir mühendislik yaklaşımı sunan karbon fiber takviyeli polimer nanokompozit malzemenin, stratejik öneme sahip savunma, havacılık ve uzay teknolojileri başta olmak üzere elektronik, haberleşme, otomotiv ve sağlık sektöründe elektromanyetik koruma gerektiren uygulamalar için yüksek potansiyele sahip olduğunu ortaya koymaktadır.