Elektromanyetik Radyasyon Koruyucu UHMWPE-Ni-Ag Hibrit Kompozit Malzemelerin Geliştirilmesi = Development of Electromagnetic Radiation Shielding UHMWPE-Ni-Ag Hybrid Composite Materials

Abstract

Elektronik haberleşme teknolojisinin yaygın olarak uygulanmasının neden olduğu elektromanyetik radyasyon kirliliği önemli ölçüde artmıştır. Bu bağlamda, yüksek yapısal dayanım gerektiren sistemlerde kullanılacak malzemelerin geliştirilmesi ve uygun elektromanyetik ekranlama davranışının sağlanması önemli bir çalışma konusudur. Ayrıca elektronik sistemlerin ve cihazların parazitten etkilenmeden birlikte çalışabilmeleri için elemanlar arasında elektromanyetik izolasyon da gereklidir. Elektromanyetik girişim (EMI) kalkanı, elektromanyetik radyasyonun bloke edilmesi anlamına gelir, böylece radyasyon esas olarak bloke edici ortamdan (veya kalkandan) geçemez. İletken duvarlar elektriksel koruma için kullanılır ve ferromanyetik malzemeler manyetik ekranlama için kullanılır. Ekranlamanın başarı değeri, ekranlama etkinliği (SE) ile ölçülür. Metal matriks elektromanyetik girişim (EMI) koruyucu malzemeler, yüksek yoğunluk, kolay korozyon, zor işleme ve yüksek fiyat gibi dezavantajlara sahiptir. Polimer matrisli kompozitler, düşük yoğunlukları, korozyon dirençleri, rekabetçi fiyatları ve iyi işlenebilirlikleri nedeniyle EMI ekranlamada geniş bir kullanıma sahiptir. Bu çalışmada, Elektromanyetik radyasyon koruyucu malzemeler geliştirmek amacıyla yüzeyi akımsız nikel kaplamaya hazır hale getirilen UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) toz yüzeyleri kolay bir biriktirme yöntemi olan akımsız kaplama yöntemiyle Nikel ile kaplanmış ve üzerine Ag kaplama ve Nanogümüş katkısı yapılmıştır. Nikel kaplama, Ag ve NanoAg katkılarının tespiti, kompozit matris içerisinde dağılımını gözlemlemek amacıyla SEM-EDS analizleri gerçekleştirilmiştir. UHMWPE içerisindeki hakim fazlar Ni, Ag ve NanoAg, XRD analizi ile tespit edilmiştir. XRD analiz sonuçları tozların başarılı bir şekilde Ni ve Ag kaplandığını ve NanoAg katkılandığını göstermiştir. Elde edilen tozlar 180 °C'de 15 dk süresince sıcak preslemeye tabi tutularak Ni kaplı ve Ag ve NanoAg katkılı UHMWPE kompozitleri elde edilmiştir. Ni kaplı ve üzerine Ag ve NanoAg katkılı UHMWPE partiküllerine, ekranlama değerlerinin belirlenmesi için EMI-SE (Elektromagnetic Interference Shielding Effectiveness) ölçümü yapılmıştır. Çalışmanın sonuçları, akımsız Nikel kaplı (UH-Ni) kompozit malzemenin ekranlama değerinin 60 dB civarında, akımsız Ag kaplı (UH-Ni)Ag kompozit malzemenin 55 dB civarında ve NanoAg katkılı (UH-Ni)NAg kompozit malzemenin ekranlama değerinin 50 dB civarında olduğunu göstermiştir. Hem X hem de Ku-bandı için sonuçlar karşılaştırıldıklarında Ni kaplı UHMWPE partikülleri üzerine Ag ve NanoAg ilavesinin ekranlama değerlerini nasıl etkilediği gözlemlenmiştir.

Electromagnetic radiation pollution caused by the widespread application of electronic communication technology has increased significantly. In this context, the development of materials to be used in systems requiring high structural strength and the provision of appropriate electromagnetic shielding behavior is an important subject of study. In addition, electromagnetic isolation is required between the elements so that electronic systems and devices can work together without being affected by interference. Electromagnetic interference (EMI) shielding means blocking electromagnetic radiation so that radiation cannot pass through the essentially blocking medium (or shield). Conductive walls are used for electrical shielding and ferromagnetic materials are used for magnetic shielding. The success value of shielding is measured by shielding effectiveness (SE). Metal matrix electromagnetic interference (EMI) shielding materials have disadvantages such as high density, easy corrosion, difficult machining and high price. Polymer matrix composites are widely used in EMI shielding due to their low density, corrosion resistance, competitive price and good processability. In this study, in order to develop electromagnetic radiation shielding materials, UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) powder surfaces, which were prepared for electroless nickel plating, were coated with Nickel by electroless coating method, which is an easy deposition method, and Ag coating and Nanosilver were added on it. SEM-EDS analyzes were carried out to detect nickel coating, Ag and NanoAg additives and to observe their distribution in the composite matrix. The dominant phases Ni, Ag and NanoAg in UHMWPE were determined by XRD analysis. XRD analysis results showed that the powders were successfully Ni and Ag coated and NanoAg doped. The obtained powders were subjected to hot pressing at 180 °C for 15 minutes, and Ni-coated and Ag and NanoAg added UHMWPE composites were obtained. EMI-SE (Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness) measurement was performed on Ni coated and Ag and NanoAg doped UHMWPE particles to determine their shielding values. The results of the study show that the shielding value of the electroless Nickel coated (UH-Ni) composite material is around 60 dB, the currentless Ag coated (UH-Ni) Ag composite is around 55 dB, and the NanoAg doped (UH-Ni) NAg composite material is around 50 dB. has shown. When the results for both X and Ku-band were compared, it was observed how the addition of Ag and NanoAg on the Ni coated UHMWPE particles affected the shielding values.