Katalog

Tekstillerde Nanoteknoloji Uygulamaları: Gümüş Nanotanecikler ile Elektromanyetik Kalkanlama Prof.Dr. Emel Önder ( İstanbul Teknik Üni.)Doç.Dr. Nihal Sarıer (İstanbul Kültür Üni.) G eçen yazımızda nano gümüş taneciklerin antimikrobiyal özelliği ile tekstillerde kullanım olanaklarından söz etmiştik. Bu yazıda, nano gümüş katkılı tekstillerin elektromanyetik (EM) ekranlama/kalkanlama amacı ile kullanım olanaklarını özetleyeceğiz. Gümüş (Ag), 6.8x103 Siemens/metre (Sm1) elektriksel iletkenlik değeri ile elektriksel iletkenliği en yüksek olan metaldir (Tablo1). Gümüş’ün elektriksel iletkenlik ve elektromanyetik kalkanlama özelliklerinden yararlanarak işlevselleştirilmiş teknik tekstil üretimine yönelik çeşitli endüstriyel uygulamalar yapılmakta, bu alanda yoğun araştırmalar sürdürülmektedir. me, kalkan olarak kullanılan malzemenin geçirgenlik, elektriksel iletkenlik ve kalınlığı ile EMG frekansı ve EMG kaynağına uzaklığın bir fonksiyonudur. Kalkanlama malzemeleri, elektromanyetik dalgaların malzemeye nüfuzunu en aza indirmek için yüksek elektriksel iletkenliğe, manyetik enerjiyi ısıya dönüştürebilmek için düşük manyetik geçirgenliğe sahip olmalıdır. Gereken iletkenlik seviyeleri; durgun elektriği dağıtmak için ortalama 103-107 Sm1 aralığında, elektromanyetik ekranlama uygulamaları için 102 S.m1’den büyüktür. Elektriksel iletkenliği yüksek olan malzemelerin manyetik ortamı ile, bir evin elektromanyetik ortamı birbirinden oldukça farklıdır. Dolayısıyla bu iki farklı EMO için tasarlanacak kalkanlama malzemeleri de farklı olmaktadır. Gümüş’ün elektriksel iletkenlik ve elektromanyetik kalkanlama özellikleri ile işlevselleştirilmiş tekstil üretimine ilişkin çeşitli endüstriyel uygulamalarda Ag ya metal tel olarak kumaş dokuya katılmakta ya da yüzeye elektrokaplama yöntemi ile uygulanmaktadır. Her iki yöntemin de kuvvetli ve zayıf yönleri bulunmaktadır. Kazandırılmak istenen etkinliği tellerle elde edebilmek için kullanılan gümüş miktarı fazla olmakta bu da kumaşın ağırlığını arttırırken, maliyetini yükseltmektedir. Kumaş yüzeylerin Gümüş ile kaplanmasında, hem üretim esnasında hem de daha sonra kullanımda yüzeyden kopan Ag parçalarının solunum yolu ile insan sağlığına olumsuz etkiler yapabildiğine son zamanlarda araştırmalarda dikkat çekilmektedir. Gümüşün polimer yapılara katılabilmesi, böylece Ag’yi bünyesinde kalıtsal olarak bulunduran polimer nanokompozitlerin üretilip tekstillere uygulanması tekstil yüzeylerin kalkanlama etkinliğini oldukça iyi bir seviyeye yükseltmeye olanak sağlamıştır. Önemli bir yenilik olarak değerlendirilen bu tür bir ürünün EMG kalkanlama performansını kullanım sürecinde koruyabilmesi için çeşitli yüzey bitim işlemlerine tabi tutulması uygun olur. Kaynaklar: E.Önder (İTÜ),N.Sarıer(İKÜ), A.Okur(DEÜ),“Nanokompozit Yapılı Çok İşlevli Teknik Tekstillerin Tasarımı ve Geliştirilmesi Projesi”, TÜBİTAK MAG 107M126, 20072011, 250 s. E.Önder ,N.Sarıer, M.S.Ersoy, Electroless plating of textile surfaces with silver nano particles for electromagnetic shielding, XIIth International Izmir Textile and Apparel Symposium, Çeşme, İzmir, (2010). Y.Lu, S.Jiang, Y. Huang, Ultrasonicassisted electroless deposition of Ag on PET fabric with low silver content for EMI shielding, Surface and Coatings Technology, 204(16–17), 28292833 (2010). CBT 1331/ 15 21 Eylül 2012 ELEKTROMANYETİK KALKANLAMA NEDİR? KE değerleri de yüksektir. Günümüzde, elektronik ve iletişim sistemlerinin hızla yayılması nedeniyle elektromanyetik girişime (EMG) karşı ekranlama ya da kalkanlama ve durgun elektrik boşaltma malzemeleri çok büyük ilgi çekmektedir. EMG kalkanlama; iki nokta arasına belirli elektrik ve manyetik özellik taşıyan bir engel koyarak elektromanyetik alan akışının azaltılması işlemidir. Engel malzeme kullanarak elektromanyetik alan şiddetinin azalma oranının ölçülmesinde Kalkanlama Etkinliği (KE) tanımı kullanılmaktadır. Kalkanlama etkinliği desibel (dB) ile ölçülür. Kalkan yerleştirilmeden önceki ve yerleştirildikten sonraki elektromanyetik alan şiddeti ölçümlerinin birbirine oranı dB olarak malzemenin kalkanlama etkinliğini verir. KE, elektromanyetik ışımanın hem elektrik (E)alanı hem de manyetik (H)alanı için ayrıayrı hesaplanır: EAlanı için KEdB = 20 log10 (Egelen ışık\ Ege(1) çen ışık) HAlanı için KEdB = 20 log10 (Hgelen ışık\ Hgeçen ışık) (2) Kalkanlama malzemelerinde, EMG’in azalması belirli bir frekanstaki EM radyasyonun yansıtılması ve soğurulması ile olur. Elektromanyetik alan şiddetindeki düş Kalkanlama malzemeleri, farklı frekans aralıklarındaki KE değerlerine bağlı olarak çeşitli mikro elektronik cihazların kaplanmasında, bilgisayar kasalarında, anahtarlarda, bağlantı kablolarında, toz ve mikroptan arındırılmış tekstillerde, giysilerde, perde ve döşemeliklerde, savunma ve uzay uygulamalarında kullanılmaktadır. KALKANLAMA MALZEMELERİ VE UYGULAMA ALANLARI Evde kullanılan elektronik cihazlarda 40 dB’lik kalkanlama verimliliği yeterli iken, askeri uygulamalarda bu değer 80–100 dB arasında olmalıdır (Tablo2). EMG kalkanlama, sistemin içinde bulunduğu ve elektromanyetik anlamda uyum saglaması gereken elektromanyetik ortama (EMO) göre farklılık göstermektedir. Örneğin, bir geminin haberleşme sistemlerinin elektro