Elektrik iletkenliği ve esnekliği arttırılmış poliüretan boya ile elektromanyetik uygulamalar
Electromagnetic applications of polyurethane coatings with enhanced electrical conductivity and flexibility
- Tez No: 986305
- Danışmanlar: PROF. DR. TANER TEKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektriksel iletkenlik, Elektromanyetik, Elektromanyetik saçılma, Esnek kaplama, Electrical conductivity, Electromagnetic, Electromagnetic scattering, Flexible coating
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Gelişen teknoloji ile birlikte giyilebilir antenler, horn antenler, dalga kılavuzları, metamalzemeler (MTM) ve frekans seçici yüzeyler (FSS: Frequency Selective Surface) gibi birçok elektromanyetik uygulamada maliyet etkin, hafif ve işlevsel malzemelere olan ilgi ve bu malzemeler üzerine yapılan araştırmalar giderek artmaktadır. Bu ilgi elektromanyetik uygulamaların birçok alanında geçerli olup bu çalışmada uygulamalar sınırlı tutularak daha geniş bir çerçevede birçok elektromanyetik uygulama için kullanılabilecek bir yaklaşım da sunulmaktadır. Geleneksel üretim yöntemleri genel olarak elektromanyetik özelliklerin sağlanabilmesi açısından doğrudan metalik malzemelerin işlenmesiyle yapılmaktadır. Bu durum özellikle mekanik esnekliğin ve karmaşık geometrilerin bulunduğu yapılar için üretim zorluklarını ve maliyetleri arttırmaktadır. Bu çalışmada, özgün olarak geliştirilmiş poliüretan bazlı iletken boya kullanılmaktadır. Yöntem: Çalışmada, 5 farklı elektromanyetik uygulama üzerine odaklanılmış olup diğer birçok elektromanyetik ürün önerilen yaklaşım ile üretilebilecektir. Odaklanılan uygulamalar sırasıyla; tekstil anten uygulaması (esnek alt taş uygulamaları için), 3-boyutlu yazıcı ile üretilebilen horn antenler ve dalga kılavuzları, tekstil alt taş üzerine uygulanan MTM ve FSS yapılarıdır. Bulgular: Tüm uygulamalar için CST Microwave Studio ticari programı kullanılarak gerekli elektromanyetik simülasyonlar yapılmış ve önerilen boya kullanılarak elde edilen sonuçlar ile metalik yüzey kullanımıyla elde edilen sonuçlar kıyaslanmıştır. Tüm yapıların üretimi mümkün olmadığından dolayı sadece FSS yapılarının tekstil uygulamaları serigrafi yöntemi ile yapılmış olup, ölçümler ile yapılan simülasyonlar arasında benzer sonuçlar elde edilmiştir. Ölçümler ve simülasyonlar yapılırken, geri dönüş kaybı, iletim ve yansıma davranışları, bant genişlikleri, rezonans frekansları gibi temel EM özellikler incelenmiştir. Önerilen yaklaşım ile yeni nesil elektromanyetik sistemlerin üretiminde maliyet etkin, kolay üretilebilir ve esnek yapılara sahip fonksiyonel çözüm sunulmaktadır. Sonuç: Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, önerilen yaklaşımın (poliüretan bazlı iletken boya kullanımının) fonksiyonel elektromanyetik yapıların üretimini başarıyla sağladığını açıkça göstermektedir. Dalga kılavuzları ve antenler dahil olmak üzere çeşitli bileşenler üzerinde gerçekleştirilen karşılaştırmalı simülasyonlar ve ölçümler, boya kaplı 3 boyutlu yazdırılmış prototiplerin ve tekstil üzerine baskı yöntemiyle eklenen boyanın geleneksel metalik yapıların davranışına yakın elektromanyetik performans sergilediğini doğrulamaktadır. İletken kaplama, minimum bozulma ile dalga yayılımını ve radyasyonu desteklemek için yeterli yüzey iletkenliği sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Purpose: With the advancement of technology, interest in and research on cost-effective, lightweight, and functional materials for many electromagnetic applications, such as wearable antennas, horn antennas, waveguides, metamaterials (MTMs), and frequency-selective surfaces (FSSs), is increasing. This interest is prevalent in many areas of electromagnetic applications, and this study presents an approach that can be used for a broader range of electromagnetic applications, while limiting the scope of applications. Traditional manufacturing methods generally involve directly processing metallic materials to achieve electromagnetic properties. This increases production challenges and costs, particularly for structures requiring mechanical flexibility and complex geometries. In this study, a uniquely developed polyurethane-based conductive paint is used. Method: The study focuses on five different electromagnetic applications, and many other electromagnetic products can be produced with the proposed approach. The applications focused on are textile antenna applications (for flexible substrate applications), horn antennas and waveguides that can be produced with 3D printers, and MTM and FSS structures applied to textile substrates, respectively. Findings: For all applications, the necessary electromagnetic simulations were performed using the commercial program CST Microwave Studio, and results obtained using the proposed dye were compared with those obtained using a metallic surface. Because the fabrication of all structures was not feasible, only textile applications of FSS structures were made using screen printing, and similar results were obtained between the measurements and simulations. During the measurements and simulations, fundamental EM properties such as return loss, transmission and reflection behavior, bandwidths, and resonance frequencies were investigated. The proposed approach offers a cost-effective, easily fabricated, and functional solution with flexible structures for the production of next-generation electromagnetic systems. Results: The results from this study clearly demonstrate that the proposed approach (using polyurethane-based conductive paint) successfully enables the fabrication of functional electromagnetic structures. Comparative simulations and measurements performed on various components, including waveguides and antennas, confirm that the paint-coated 3D-printed prototypes and the dye-printed textile-based coating exhibit electromagnetic performance comparable to that of traditional metallic structures. The conductive coating provides sufficient surface conductivity to support wave propagation and radiation with minimal distortion.
Benzer Tezler
- Environmentally friendly components for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında çevre dostu bileşenlerin kullanımı
ELENA STOJANOVSKA
Doktora
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Enerji depolamada yenilikçi karbon yapılı esnek yüzeylerin üretimi ve analizi
Production and analysis of novel carbon structured flexible surfaces for energy storage applications
ESRA ŞERİFE KILIÇ
Doktora
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Co1-xZnxFe2O4 katkılı kompozit polimer malzemelerin hazırlanması ve dielektrik özelliklerinin incelenmesi
Preparation and investigation of dielectric properties of polymer composite materials doped Co1-xZnxFe2O4
EZGİ ÖZTÜRK YILMAZ
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DENİZ DEĞER ULUTAŞ
- Fonksiyonel nanopartiküllerin tekstil kumaşların UV koruma (UPF), elektromanyetik kalkanlama (EMIO) ve termal özelliklerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of functional nanoparticles on UV protection (UPF), electromagnetic shielding (EMI) and thermal properties of textile fabrics
BURAK SÖGÜT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEMET YILMAZ
- Kardiyak yamaların hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparing and characterizing cardiac patches
GÜLÜZAR CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM EĞRİ