KARBON FİBER/FE3O4 HİBRİT DOLGU MALZEMESİ İÇEREN TERMOPLASTİK POLİÜRETAN KOMPOZİTLERİN ÜRETİMİ VE ELEKTROMANYETİK KALKANLAMA ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Modern teknolojinin hızlı gelişimiyle birlikte, elektronik cihazların yaygın kullanımı hayatımızın ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir. Bu cihazlar, çalışmaları sırasında elektromanyetik dalgalar yayarak çevrelerindeki diğer elektronik cihazların performansını etkileyebilir ve parazitlenmelere yol açabilir. Bu durum, özellikle hassas elektronik ekipmanlarda ve kritik uygulamalarda büyük sorunlara neden olabilir. Elektromanyetik girişimin (EMI) bu olumsuz etkilerini azaltmak ve cihazları korumak amacıyla etkili elektromanyetik kalkanlama malzemelerine olan ihtiyaç giderek artmaktadır. EMI kalkanlama malzemeleri genellikle metaller, polimerler ve kompozit malzemelerden oluşur. Metaller, yüksek iletkenlikleri nedeniyle EMI kalkanlama için yaygın olarak kullanılır; ancak yüksek yoğunlukları, düşük korozyon dirençleri ve esnekliklerinin sınırlı olması, bazı uygulamalarda dezavantaj yaratabilir. Polimerler, hafiflikleri ve esneklikleri nedeniyle tercih edilir; ancak doğal halleriyle elektromanyetik dalgaları kalkanlama kapasiteleri düşüktür. Bu nedenle, polimer matrislerin içine iletken ve manyetik dolgu malzemeleri eklenerek kalkanlama özellikleri iyileştirilmektedir. Termoplastik poliüretan (TPU), esnekliği, mekanik dayanımı ve kimyasal direnci gibi üstün özellikleri nedeniyle birçok endüstriyel uygulamada yaygın olarak kullanılan bir polimer malzemedir. TPU'nun bu avantajları, onu EMI kalkanlama uygulamaları için potansiyel bir malzeme haline getirmektedir. Karbon fiber, yüksek mukavemeti, hafifliği ve mükemmel elektriksel iletkenliği ile bilinen bir dolgu malzemesidir. Karbon fiberlerin TPU matrisine eklenmesi, kompozit malzemenin mekanik ve elektriksel özelliklerini önemli ölçüde iyileştirebilir. Ancak, yalnızca karbon fiber eklenmesi EMI kalkanlama etkinliği için yeterli olmayabilir. Bu noktada, manyetik özelliklere sahip Fe3O4 (demir oksit) dolgu malzemesinin eklenmesi, Fe3O4'ün manyetik özellikleri, elektromanyetik dalgaların emilimini artırarak kalkanlama etkinliğini yükseltir. Bu tez çalışmasında; hafif, esnek, ucuz ve geniş bant aralığında çalışabilen farklı oranlarda (hacimce %1, 3, 5 ve 7) karbon fiber/ Fe3O4 dolgu malzemesi içeren poliüretan kompozitler üretilmiş, mikroyapı, dielektrik, permeability, permittivity, iletkenlik gibi özellikleri ve bu özelliklerin EMI kalkanlama performansına etkilerinin araştırılmıştır.

With the rapid development of modern technology, the widespread use of electronic devices has become an integral part of our lives. These devices may emit electromagnetic waves during their operation, affecting the performance of other electronic devices around them and causing interference. This can cause major problems, especially in sensitive electronic equipment and critical applications. The need for effective electromagnetic shielding materials is increasing in order to reduce these negative effects of electromagnetic interference (EMI) and protect devices. EMI shielding materials generally consist of metals, polymers and composite materials. Metals are commonly used for EMI shielding due to their high conductivity; However, their high density, low corrosion resistance and limited flexibility may be disadvantageous in some applications. Polymers are preferred for their lightness and flexibility; However, in their natural state, their capacity to shield electromagnetic waves is low. For this reason, shielding properties are improved by adding conductive and magnetic filling materials into polymer matrices. Thermoplastic polyurethane (TPU) is a polymer material widely used in many industrial applications due to its superior properties such as flexibility, mechanical strength and chemical resistance. These advantages of TPU make it a potential material for EMI shielding applications. Carbon fiber is a filling material known for its high strength, lightness and excellent electrical conductivity. The addition of carbon fibers to the TPU matrix can significantly improve the mechanical and electrical properties of the composite material. However, adding carbon fiber alone may not be sufficient for EMI shielding effectiveness. At this point, the addition of Fe3O4 (iron oxide) filler material with magnetic properties increases the shielding efficiency by increasing the absorption of electromagnetic waves. In this thesis study; Polyurethane composites containing different ratios of carbon fiber/Fe3O4 filler material (1, 3, 5 and 7% by volume) that are light, flexible, cheap and can operate in a wide band range have been produced and their properties such as microstructure, dielectric, permeability, permittivity, conductivity and the EMI shielding of these properties have been produced. Its effects on performance were investigated.