RF (radyo frekans) enerji soğurmada yeni etken malzeme: Grafen içeren kompozit soğurucular

Abstract

Yakın zamanda elektronik cihazların ve elektronik haberleşmenin hayatımızın her alanına girmesiyle önem kazanan EMC (Elektromanyetik uyumluluk), elektronik sistemlerin öngörülen bir elektromanyetik ortamda amaçlanan verimlilikte çalışabilmeleri ve işlevlerini yerine getirebilmeleri olarak tanımlanır. Elektronik cihazların birbirinden etkilenip etkilenmediğini anlamak için deney çalışmalarının yapıldığı laboratuvarlar vardır. Bu laboratuvarlarda bir anten yardımıyla cihaza verilen radyo frekans (RF) enerjisinin düzgün dağılımını sağlamak amacıyla soğurucu süngerler kullanılır. Bu süngerler genelde piramit ve hybrid radyo frekans soğurucu süngerler olarak adlandırılır. Radyo frekans soğurucu süngerler genel olarak yanmazlık solüsyonuyla birlikte süngere karbon yedirilerek oluşturulur. Nanobilimin gelişmesiyle poliüretan RF soğurucu süngerler üzerinde çeşitli deneysel çalışmalar yapılmıştır. Ancak grafitin alt tabakalarından olan ve nanobilimin çıkış noktası olan grafeni katkısız bir şekilde poliüretan RF soğurucu süngere eklenerek bir deneysel çalışma yapılmamıştır. Bu deneysel tez çalışmasının amacı grafenin karbon atomlarından oluşması ve elektrik iletkenliği iyi olması özelliklerinden dolayı RF soğurucu süngerlere eklenerek, bu süngerlerin EM dalgalarını soğurma özelliklerine etkisinin incelenmesidir. Bu doğrultuda iki farklı yöntem takip edilmiştir. Birinci yöntemde grafeni aseton ile birlikte homojen olarak karıştırılıp süngere enjekte ederek veya yedirilerek kompozit bir soğurucu sünger üretilmiş ve grafenin bu süngerin RF soğurma özelliklerine etkisi incelenmiştir. İkinci deneysel yöntemde ise epoksi ve grafen karıştırılarak oluşturulan boya süngere enjekte edilmiştir. Deneysel çalışmanın sonucunda piyasada bulunan soğurucu süngerlerle deneysel olarak çalıştığımız süngerler karşılaştırılacaktır. Bu çalışma sonucunda 6nm'lik grafen-aseton karışımıyla elde edilen kompozit süngerlerin çok daha iyi soğurma yaptığı gösterilmiştir. Yaptığımız bu deneysel tez çalışması ilerleyen zamanlarda bu konu üzerinde bilimsel çalışmalar yapanlar için iyi bir referans oluşturacaktır. Elde ettiğimiz sonuçlar farklı yöntemler veya farklı kalınlıklarda grafenler denenerek daha iyi sonuçlar alınabileceğini göstermiştir. Grafenle elde edilen soğurucuların üretim yöntemi yüksek teknoloji gerektirmemektedir. Ancak üretim yöntemi kolay olduğu halde, maliyet açısından grafenin yüksek maliyetli üretimine bağlı olduğu için henüz tercih edilen bir yöntem olmayabilir. Ancak nanobilimin gelişmeye devam etmesiyle grafen üretim maliyetinin de düşmesi beklenmektedir. Bu durumda grafenle soğurucu üretimi çok avantajlı olacaktır.

EMC (Electromagnetic Compatibility) is defined as the ability of electronic systems to function at the intended efficiency in a prescribed electromagnetic environment. EMC has gained importance in recent years since electronic devices and electronic communicators have entered into every aspect of our lives.To investigate electromagnetic interference (EMI) and EMC characteristics of electronic devices, test laboratories are implemented. One of the most featured test facilities in EMI/EMC world is anechoic chamber. Anechoic cambers include RF absorbers and these absorbers are usually manufactured basicly on foams which are generally formed by impregnating carbon into together with the nonflammable solution. These foams are commonly called pyramids and hybrid radio frequency absorbing foams. Thanks to advances in nanoscience, numerous experimental studies have been done on RF absorbers. However, graphene which is emerging point of nanoscience and one of the lower layers of graphite was not added to poliuretan absorber. The purpose of this study is to investigate the effect of graphene, which is composed of carbon atoms and is a good conductor, on EM wave absorption characteristics of foams when added to them. Two methods have been utilized. In the first method, graphene and acetone has been mixed homogenously and the mixture has been injected or sprayed into the foam in order to produce a composite absorber. The effects of graphene on the RF absorption characteristics of this foam was investigated.In the second method, graphene-based ionic dye has been injected into the foam. Finally, absorber foams in the market and the foams produced in this study are compared. As a result of this study, it has been shown that the composite foams obtained with a 6 nm graphene-acetone mixture have significantly better attenuation than the commercial ones.Manufacturing absorbers with graphene does not require high technology. However, although it is simple to produce, high cost of graphene may cause this method not to be preferred. Nevertheless, it is expected that cost of graphene manufacturing will decrease with advances in nanoscience. This study will be a good reference for future studies. Results obtained in here demonstrate utilizing that new methods and graphene with different thicknesses would end up in useful results.