Elektromanyetik koruyucu etkinliğinin geliştirilmesi için hibrit kompozit malzemelerin tasarımı ve üretimi
Design and fabrication of hybrid composite materials for enhanced electromagnetic interference shielding effectiveness
- Tez No: 955917
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ARIKAN, DOÇ. DR. VOLKAN ESKİZEYBEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 134
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 CNT-BN-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.
Özet (Çeviri)
In recent years, rapid technological advancements have led to a substantial increase in the number of electronic devices used in daily life, which has consequently elevated the intensity and density of electromagnetic (EM) waves in the environment. This phenomenon, referred to as electromagnetic pollution, adversely affects the performance of electronic systems and poses potential risks to human health. Therefore, the design and fabrication of materials capable of mitigating EM waves hold strategic significance. This thesis aims to develop a lightweight, electrically conductive, and high-performance multifunctional polymer composite with enhanced electromagnetic shielding effectiveness (EMI SE), fabricated via the vacuum infusion method. To improve the in-plane electrical conductivity (EC) and EMI SE of recycled cellulosic papers, three types of nanocomposite films were designed by incorporating cellulose fiber-supported carbon nanotubes (CNT), graphene (GR), and boron nitride (BN) nanoparticles: CNT film, BN film, and CNT/GR hybrid film. Using the scalable vacuum filtration process, flexible and conductive nanocomposite films were produced in various configurations by adjusting the volume and weight percentage of the nanofillers. These films were assembled into a three-layer sandwich structure, positioned between carbon fiber fabrics, and integrated with epoxy resin via vacuum infusion and hand lay-up techniques to achieve resin-rich matrices and mechanically reinforced interlayer bonds. The resulting nanocomposite films exhibited thicknesses ranging from 120 to 470 µm, with a minimum electrical resistance of 8.45 Ω, a maximum electrical conductivity of 11.82 S/m, and a highest specific conductivity (cross-sectional) of 641.71 S/m. The maximum EMI SE was recorded at 40.5 dB for the carbon fiber-reinforced polymer composite containing the CNT–BN–CNT sandwich configuration, while the highest specific EMI SE reached 149.95 dB/mm. These findings highlight the strong potential of the developed carbon fiber-reinforced polymer nanocomposite—based on an innovative engineering approach—for applications requiring electromagnetic protection in strategic sectors such as defense, aerospace, and space technologies, as well as in electronics, telecommunications, automotive, and healthcare industries.
Benzer Tezler
- Development of electromagnetic wave absorption properties of graphene-based nanocomposites by using stochastic optimization methods
Grafen tabanlı nanokompozitlerin elektromanyetik dalga soğurma özelliklerinin stokastik optimizasyon yöntemleri kullanılarak geliştirilmesi
KEMAL BARTU AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FETHULLAH GÜNEŞ
DOÇ. DR. LEVENT AYDIN
- Elektromanyetik koruma etkinliğine sahip atkılı örme kumaş ve kompozitlerinin geliştirilmesi
Developing of weft-kntted fabric and composite structures that have electromagnetic shielding effectiveness
DEVRİM DEMİRAY SOYASLAN
Doktora
Türkçe
2009
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SELÇUK ÇÖMLEKCİ
- Atkılı örme kumaşlarda elektromanyetik koruma etkinliğine metal ipliklerin etkisi
Electromagnetic shielding effectiveness in weft knitted fabrics effect of metal thread
ZEYNEP BİLGİÇ ÖZKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET DAYIK
- Askeri korunaklar için havalandırma paneli hücre geometrisinin ekranlama etkinliği açısından kök çözüm metoduyla optimizasyonu
Optimization of ventilation panel cell geometry for military shelters using root solution method in terms of shielding effectiveness
YASİN TUNA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CANSIZ
- İletken politiyofen/poli (etilen teraftalat) kompozit liflerinin hazırlanması, karakterizasyonu ve elektromanyetik dalga koruyucu özelliğinin incelenmesi
Preparation, characterization and electromagnetic shielding effectiveness of conducting polythiophene/poly (ethylene terapthalate) composite fibers
MERYEM KALKAN