C-Band Elektromanyetik Dalgalar Için Karbon Fiber Ve Partikül Takviyeli Polimer Kompozitlerin Elektromanyetik Kalkanlama Verimliliklerinin İncelenmesi

Abstract

Günümüzde elektromanyetik dalgalar hemen hemen her yerde, her alanda çok geniş bir spektrumda karşımıza çıkmaktadır. Bu dalgaların oluşturduğu elektromanyetik kirlilik insan sağlığını ve kullandığımız elektronik cihazların düzgün bir şekilde çalışmasını kötü bir şekilde etkilemektedir. Ayrıca kontrolsüz elektromanyetik yayılımlar elektronik cihazlar için elektromanyetik uyumluluk (EMC-Elecromagnetic Compatibility) problemine neden olmaktadır. Bu sebeplerden ötürü insan sağlığını ve elektronik cihazları zararlı elektromanyetik girişimden (EMI-Electromagnetic Interference) korumak için elektromanyetik dalganın enerjisini azaltma yoluna gidilmektedir. Bu azaltma işlemi için de elektromanyetik kalkanlayıcı (EMKAL) malzemeler geliştirilmektedir. Elektromanyetik dalga kalkanlamada 3 mekanizma vardır. Bunlar, yüzeyden yansıma, absorblama ve çoklu yansımadır. EMKAL malzeme geliştirmek için bu mekanizmalardan faydalanılır. Malzemenin iletkenliği, manyetik geçirgenliği ve elektrik geçirgenliği kalkanlama için kritik parametrelerdir. Bu çalışmada, 2 ve 3 katlı karbon fiber kompozit malzemeler elle yatırma ve/veya vakum infüzyon yöntemi ile üretilmiştir. Elle yatırma yönteminde karbon fiber kumaşlar cam kalıp üzerine yatırılıp fırça yardımı ile matris malzemesi olan epoksi ile beslenmiştir. Vakum infüzyon yönteminde ise kalıp üzerine serilen malzemeler hava sızdırmayacak şekilde paketlenip, vakum pompası kullanılarak hazırlanan epoksi solüsyonu kompozite emdirilmiştir. Kompozit üretilirken epoksi içerisine çeşitli oranlarda (%5, %10 ve %15) demir oksit bileşenleri (manyetit, hematit, götit, vustit), nikel, karbon siyahı, demir tozu ve yüksek entropili CoCuFeNi alaşımı gibi malzemeler ayrı ayrı eklenip her birinin kalkanlama verimlilikleri ölçülmüştür. Demir oksit bileşenlerinden olan Götit ve yüksek entropili CoCuFeNi alaşımı elektromanyetik dalga kalkanlamada çalışmalarında ilk kez kullanılmıştır. Kalkanlama verimliliği için iki ayrı ölçüm sistemi kullanılmıştır. Bunlardan ilkinde spektrum analizör (Aaronia HF 60105) ve doğrusal alan jeneratörü (Aaronia DFG 4060) kullanılırken, ikincisinde vektör network analizörü (Anritsu VNA Master MS2026C) kullanılmıştır. 2-6 GHz için hem yakın hem de uzak alan ölçümleri yapılmıştır. Kompozit yapımında, plain, twill ve UD örgülü karbon fiber kumaşlar kullanılmıştır. Karbon fiber kendisi iletken bir malzeme olduğu için üretilen plakaların da elektromanyetik kalkanlaması yüksek elde edilmiştir. Üretilen numunelerin mekanik testleri de yapılmış olup dayanıklı malzemeler olduğu gözlemlenmiştir. Geliştirilen kompozit malzeme ile elektronik cihazlar kaplanabilecek ve hassas elektronik cihazlar zararlı elektromanyetik girişimlerden korunabilecektir. Ayrıca insanın en savunmasız anı uykudur. Bu durumlarda elektromanyetik dalgalara maruz kalmaktadır. Geliştirilen malzemeyle yatak odası duvarları kaplanabilecek ve odadaki elektromanyetik kirliliğin seviyesi azaltılabilecektir.