KATI ATIKDAN ELDE EDİLEN AKTİF KARBON VE FE304 İÇEREN TERMOSET ESASLI HİBRİT KOMPOZİTLERİN ELEKTROMANYETİK KALKANLAMA VE ALEV GECİKTİRME ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Yüksek performanslı, alev geciktirici ve elektromanyetik kalkanlama özelliklerine sahip malzemelere olan talep, sürdürülebilir ve çok fonksiyonlu kompozitler üzerine yapılan araştırmaları artırmıştır. Bu çalışmada, katı atıklardan elde edilen aktif karbon ve Fe?O? partikülleri içeren termoset esaslı hibrit kompozitlerin alev geciktirme ve elektromanyetik kalkanlama özellikleri incelenmiştir. Katı atıkların piroliz yöntemiyle elde edilen aktif karbon, 714,33 m²/g BET yüzey alanına ve 69,5 S/m iletkenlik değerine sahip olup, termal kararlılığı ve elektriksel performansı artıran bir dolgu malzemesi olarak kullanılmıştır. Fe?O? partikülleri ise elektromanyetik absorpsiyon ve kalkanlama etkinliğine katkıda bulunmuştur. Hazırlanan hibrit kompozitlerin yapısal ve termal özellikleri, termogravimetrik analiz (TGA), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) ile karakterize edilmiştir. Alev geciktirme performansı, sınırlı oksijen indeksi (LOI) ve konik kalorimetre testleri ile değerlendirilmiştir. En yüksek LOI değeri %41,1 ile Nov-5-45 numunesinde elde edilmiştir. Elektromanyetik kalkanlama etkinliği (EMI SE) geniş bir frekans aralığında ölçülmüş olup, en yüksek EMI SE performansı %5 aktif karbon ve %45 Fe?O? hibrit dolgusuna sahip Nov-5-45 numunesinde elde edilmiştir. Aktif karbon ve Fe?O? arasındaki sinerji, hem yangına dayanımı hem de elektromanyetik girişim (EMI) kalkanlama performansını önemli ölçüde iyileştirmiştir. Bu özellikleriyle geliştirilen kompozitler, elektronik, havacılık ve savunma sanayii gibi ileri teknoloji gerektiren uygulamalar için potansiyel adaylar arasında yer almaktadır. Bu çalışma, atık kaynaklı karbon malzemelerinin sürdürülebilir kompozit üretiminde kullanım potansiyelini vurgulamakta ve çevresel sürdürülebilirliğe katkıda bulunarak çok işlevli, yüksek performanslı malzemelerin geliştirilmesine olanak sağlamaktadır.

The demand for high-performance materials with flame-retardant and electromagnetic shielding properties has increased research efforts on sustainable and multifunctional composites. In this study, thermoset-based hybrid composites containing activated carbon derived from solid waste and Fe?O? particles were investigated in terms of their flame-retardant and electromagnetic shielding properties. The activated carbon obtained by pyrolysis of solid waste exhibited a BET surface area of 714.33 m²/g and an electrical conductivity of 69.5 S/m, serving as a filler material that enhanced thermal stability and electrical performance. Fe?O? particles contributed to electromagnetic absorption and shielding effectiveness. The structural and thermal properties of the prepared hybrid composites were characterized using thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction (XRD). Flame-retardant performance was evaluated by limiting oxygen index (LOI) and cone calorimeter tests. The highest LOI value of 41.1% was achieved in the Nov-5-45 sample. Electromagnetic shielding effectiveness (EMI SE) was measured over a wide frequency range, and the highest EMI SE performance was obtained in the Nov-5-45 sample containing 5 wt% activated carbon and 45 wt% Fe?O?. The synergy between activated carbon and Fe?O? significantly improved both fire resistance and EMI shielding performance. With these properties, the developed composites can be considered potential candidates for advanced applications in electronics, aerospace, and defense industries. This study highlights the potential of waste-derived carbon materials in sustainable composite production and contributes to environmental sustainability by enabling the development of multifunctional, high performance materials.