Atık yün nonwoven ve nano bakır/PA kumaş takviyeli hibrit kompozit yapılarda elektromanyetik koruma etkinliğinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of electromagnetic shieldingeffectiveness in hybrid composite structures reinforced with wastewool nonwoven and nano copper/PA fabrics
- Tez No: 985951
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BANU YILMAZ AKYÜREK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yün lifleri ısı yalıtımı ve zor tutuşma gibi üstün özelliklere sahip bir lif olmasına karşın önemli bir kısmı atık olarak israf edilmektedir. Çalışmada, sürdürülebilirlik ve malzeme performansını iyileştirmek amaçlanarak yün liflerinin kompozitlere entegrasyonu elektromanyetik koruma etkinliği (EMSE) özelinde incelenmiştir. Bu amaçla yün nonwoven vatka kumaşların atıkları ile nano bakır (Cu) kaplamalı poliamid dokuma kumaşlar katlar arası hibritleme yöntemiyle epoksi reçine ve el yatırma yöntemi kullanılarak (hand layup) farklı konfigürasyonlarda 19 adet kompozit yapıya dönüştürülmüştür. Kompozit yapıların elektromanyetik koruma etkinliğinin malzeme çeşidi, kat sayısı, malzeme dizilimi, gramaj ve kalınlık parametreleriyle değişimi dikdörtgen dalga kılavuzu kullanılarak (rectangular waveguide) X-band (8-12 GHz) aralığında test edilmiştir. Deneysel sonuçlar, genel olarak kalkanlama etkinliğinin (Shielding Effectiveness, SE) yapıdaki katman sayısının artmasıyla arttığı, bu artışın Cu kumaşlarda daha belirgin (Tek kat Cu SE ≈ 40–50 dB, dört ve sekiz kat ≈ 60 dB) olduğu yönündedir. Cu kumaş bulunmayan kompozit yapılarda %100 yün (100w), polyester karışımlı örneklere göre daha yüksek SE göstermiştir. Hibrit yapılarda ise Cu kaplamalı kumaş miktarı sabitken yün tabaka sayısının artışı, soğurmayı artırmıştır. Yün kat sayısı sabitken Cu katman sayısındaki artış ise yansımayı arttırmıştır. Geliştirilen kompozit yapılarde en yüksek SE değeri, 4 katlı bakır kumaş ve %60 yün-%40 poliester 200 gr/m² takviyeli hibrit kompozit yapıdan 9.38 GHz'de 59,26 dB olarak alınmıştır. Burada, iletken Cu tabakasının elektromanyetik dalgaların malzeme içerisinden geçişini etkili biçimde engellediğini görülmektedir. Bu numunenin soğurma ve yansıma grafikleri incelendiğinde, Cu katmanlarının iletkenlik etkisi ile yün katmanlarının soğurucu etkisinin birlikte çalışarak elektromanyetik dalganın yapı içinde önemli bir kısmının yüzeyden geri döndüğü, geri kalanlarında soğurularak etkin bir kalkanlama sağladığı düşünülmüştür. Dolayısıyla, çok katmanlı Yün–Cu hibrit kompozitler yüksek SE ve düşük geçirgenlik değerleriyle etkili bir elektromanyetik bariyer oluşturmuştur. X-band frekans aralığında 60 dB düzeyinde elektromanyetik kalkanlama sağlayan bir malzemenin, radar sistemleri, uydu haberleşmesi ve savunma sanayisindedi yüksek frekanslı elektromanyetik girişimin kritik olduğu uygulamalarda stratejik bir öneme sahip olacağı düşünülmektedir. İleriki çalışmalar için, farklı yün lifleri ve yüksek dayanımlı liflerle takviyelendirilen, iletken dolgu maddeleriyle desteklenen hibrit kompozit yapıların elektromanyetik kalkanlama etkinliğinin ve yapısal dayanımının araştırılması çok işlevli mühendislik çözümleri için önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
Although wool fibers offer superior properties such as thermal insulation and flame retardancy, a significant portion of them is wasted. This study aimed to improve sustainability and material performance by examining the integration of wool fibers into composites, specifically regarding electromagnetic shielding effectiveness (EMSE). For this purpose, waste wool nonwoven wadding fabrics and nano-copper (Cu)-coated polyamide woven fabrics were transformed into 19 composite structures in different configurations using interlayer hybridization with epoxy resin and hand lay-up. The variation of the electromagnetic shielding effectiveness of the composite structures with the parameters of material type, number of layers, material arrangement, weight, and thickness was tested in the X-band (8-12 GHz) range using a rectangular waveguide. Experimental results show that shielding effectiveness (SE) generally increases with increasing the number of layers in the structure, and this increase is more pronounced in Cu fabrics (Single layer Cu SE ≈ 40–50 dB, four and eight layers ≈ 60 dB). In composite structures without Cu fabric, 100% wool (100w) showed higher SE compared to polyester blended samples. In hybrid structures, while the amount of Cu-coated fabric was constant, increasing the number of wool layers increased absorption. While the number of wool layers was constant, increasing the number of Cu layers increased reflection. The highest SE value in the developed composite structures was obtained as 59.26 dB at 9.38 GHz from the hybrid composite structure with 4-layer copper fabric and 60% wool-40% polyester 200 g/m² reinforcement. Here, it is observed that the conductive Cu layer effectively prevents the transmission of electromagnetic waves through the material. When the absorption and reflection graphs of this sample were examined, it was concluded that the conductive effect of the Cu layers and the absorbing effect of the wool layers worked together to reflect a significant portion of the electromagnetic wave back from the surface within the structure, while the remaining portion was absorbed, providing effective shielding. Therefore, the multilayered wool-Cu hybrid composites formed an effective electromagnetic barrier with high SE and low permeability values. It is believed that a material providing 60 dB electromagnetic shielding in the X-band frequency range would be of strategic importance in applications where high-frequency electromagnetic interference is critical, such as radar systems, satellite communications, and the defense industry. For future studies, investigating the electromagnetic shielding effectiveness and structural strength of hybrid composite structures reinforced with different wool fibers and high-strength fibers, along with conductive fillers, is recommended for multifunctional engineering solutions.
Benzer Tezler
- Yün yıkama atık suyunun koagülasyon flokülasyon prosesiyle arıtımının cevap yüzey metodolojisiyle optimizasyonu ve arıtma tesisi tasarımı
Optimization of wool scouring waste water treatment by coagulation floculation process with response surface methodology and design of treatment plant
BİLLUR KÖFTER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYLA ALTINTEN
PROF. DR. ZEHRA ZEYBEK
- Yapak yıkama atık sularından koyun yün yağının geri kazanılması.
Başlık çevirisi yok
ADEM ÇINARLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SÜLEYMAN TANYOLAÇ
- Yün yıkama atıksularının asitle emülsiyon kırma metoduyla arıtılması üzerine bir araştırma
An Investigation on the treatment of woolscouring wastewaters by acid cracking method
İSMAİL TORÖZ
- Yünlü atık kumaş takviyeli kompozitler
Reinforced composites of waste wool fabric
MAHİR ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara ÜniversitesiTekstil Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. S. MÜGE YÜKSELOĞLU
- Ananas atıklarından izole edilen bromelain enziminin tekstil uygulaması
Application of bromelain enzyme isolated from pineapple wastes textiles
SENA AÇIKGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU OKUTUCU
DOÇ. DR. BANU ÖZGEN KELEŞ