TR2021012470A2 - Çi̇mento esasli çok katmanli soğurucu özelli̇kli̇ elektromanyeti̇k kalkanlayici kompozi̇t yapi kaplama malzemesi̇ - Google Patents

Abstract

Elektromanyetik (EM) dalgalar, hayatımızın her aşamasında, kablosuz iletişim, askeri, sağlık ve güvenlik alanlarında kullanılmaktadır. Bu alanlarda EM dalgaların güvenlik ve sağlık açısından belirli alanlara girmemesi ve/veya yapılardan yansımaması istenmektedir. Stratejik öneme sahip askeri binaların radar sistemlerine gizlenmesi, hassas EM ölçümlerin yapıldığı laboratuvarlar ve binalardaki özel odalar, örnek uygulamalar olarak sıralanabilir. Askeri binaların hava radar sistemleri tarafından tespit edilememesi önemli bir gereksinimdir. EM ölçümlerin yapıldığı odaların duvarlarının dalgayı yansıtmaması için yüksek soğurma özelliğinin olması gerekmektedir. Ayrıca sağlık açısından kablosuz iletişimde kullanılan EM dalganın bazı odalara nüfuz etmemesi istenmektedir. Söz konusu isterlerin sağlanması için duvar yüzeyine yönelik tek katmanlı kaplama malzemeleri geliştirilmektedir. Ancak bu malzemelerin en önemli dezavantajı, dar frekans batlarında etkili olmasıdır. Uygun içerikli çok katmanlı elektromanyetik kalkanlayıcı (ÇEÇEK) kompozit yapı malzemesi kullanılarak EM dalga yayıcı sistemlerine karşı gizlenme ve koruma sağlamak mümkündür. Buluş, özel ve askeri yapıların 8-12 GHz frekansları arasında EM dalga yayan sistemlere karşı etkin koruma sağlayan soğurucu özellikli çimento esaslı köpük ve karbon katkılı dört kompozit katmandan (1), (2), (3), (4) oluşan ve toplam kalınlığı 34,74 mm (5) olan ÇEÇEK kompozit yapı kaplama malzemesidir (Bkz. Şekil 1).

Description

TARFNAME ÇIMENTO ESASLI ÇOK KATMANLI SOGURUCU ÖZELLIKLI ELEKTROMANYETIK KALKANLAYICI KOMPOZIT YAPI KAPLAMA MALZEMESI TEKNIK ALAN Bulus, özel veya askeri yapilarin/binalarin 8-12 GHz frekanslari arasinda çalisan elektromanyetik (EM) dalga yayici sistemlere karsi gizlenmesini ve korunmasini saglayan çimento esasli köpük ve karbon karasi katkili dört kompozit katmandan (1), (2), (3), (4) olusan ve toplam kalinligi 34,74 mm (6) olan sogurucu özellikli çimento esasli çok katmanli elektromanyetik kalkanlayici (ÇEÇEK) kompozit yapi kaplama malzemesidir (Bkz. Sekil 1). ÖNCEKI TEKNIK EM dalgalarin ekranlanmasi ve sogrulmasi için EM girisim kalkanlayici yapilar gelistirilmektir. Bunlar, duvarin yüzeyine yapilan boya, duvar kâgidi, kaplama malzemesi veya duvarin içine dösenen çesitli fonksiyonel malzemeler hidrolik inorganik malzeme ve karbon Iifleri bulunan tek katmanli beton ekranlama özellikli kalkanlayici duvar kâgidi tescil edilmistir. kalsiyum alüminat çimentosu, kalsiyum sufoalüminat çimentosu, kalsiyum sülfat hemihidrat ve kalsiyum sülfat anhidriti içeren bir beton kalkanlayici tescil ek çimentolu malzemeleri bulunan bir beton karisiminin patenti alinmistir.

Sonuç olarak bu çözümlerin tek katmanli oldugu görülmektedir. Tek katmanli yapilarin tasarimi kolay olmakla birlikte en önemli dezavantaji, dar frekans bandinda etkili olmasidir. Bu nedenle, genis frekans bandinda etkili, çok katmanli çimento esasli yapi kaplama malzemelerine ihtiyaç duyulmaktadir.

Bu amaçla kullanilacak malzemenin tam bir kalkanlama yapmasi için EM dalgayi ekranlamasi ile birlikte sogurma (yansitmama) özelliginin yüksek olmasi gerekmektedir. EM dalgayi ekranlama, malzemeye yüksek miktarda iletkenlik özelliginin saglanmasi ile mümkün olabilirken, yansitmamasi ise malzemeye sogurucu özelliginin kazandirilmasi ile mümkündür. Son yillarda ÇEÇEK yapilar, genis bant uygulamalara yönelik tasarimlara olanak sagladigi için yogun ilgi görmektedir. Farkli kalinliklarda ve farkli elektriksel özelliklere sahip katmanlarin üst üste yerlestirilmesiyle elde edilen ÇEÇEK yapilarin tasarimi, parametrelerin fazla olmasindan dolayi daha zordur. Bu malzemelerin kalkanlayicilik performanslari, kullanilan katman sayisi, her katmanda kullanilan malzeme bileseni ve her katmanin kalinligi ile dogrudan iliskilidir. Bu tür malzemeler çok katmanli olmasina bagli olarak gelistirilmeleri ters mühendislik tasarimidir ve buradaki en önemli zorluk, her katmanda kullanilacak malzeme bilesenlerinin optimum olarak seçilmesi ve her katmanin kalinliginin belirlenmesidir.

BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Bulus, EM dalga yayici sistemlere karsi gizlenme ve koruma saglamak amaciyla dört katmanli (1), (2), (3), (4), çimento esasli köpük ve karbon katkili sogurma özelligine sahip çok katmanli EM kalkanlayici (ÇEÇEK) yapi kaplama malzemesidir (Bkz. Sekil 1). Farkli kalinliklara sahip dört kompozit katmandan olusan ÇEÇEK malzemesinin toplam kalinligi 34,74 mm'dir (6). Son tabaka (5) iyi iletken yüzey (alüminyum/bakir folyo veya hasir), EM dalganin ekranlanmasini saglarken, çimento baglayici esasli dört kompozit katman (1), (2), (3), (4) sogrulmasini saglamaktadir. Sekil 2'de verilen grafikte ÇEÇEK malzemesine dik açida gelen EM dalganin (7) frekansa karsilik yansima katsayisi verilmistir. Grafikten görüldügü gibi ÇEÇEK, genis çalisma bandini kapsayan 8-12 GHz arasinda gelen EM dalga gücünün %90'ninin ÇEÇEK malzeme tarafindan soguruldugu anlamina gelen en az 10 dB geri dönüs kaybina sahiptir.

SEKILLERIN LISTESI Sekil 1. Dört katmanli ÇEÇEK yapi kaplama malzemesinin gösterimi Sekil 2. ÇEÇEK malzemesinin frekansa karsilik yansima katsayisi grafigi Sekil 1'de belirtilen numaralarin karsiliklari asagida verilmistir.

Birinci katman Ikinci katman Üçüncü katman Dördüncü katman Iyi iletken yüzey Dört katmanli ÇEÇEK'in toplam kalinligi Gelen EM dalga Yansiyan EM dalga PONQST'EWNT* BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI EM dalgalar, hayatimizin her asamasinda, kablosuz iletisim, askeri, saglik ve güvenlik alanlarinda (savunma ve saldiri amaciyla) kullanilmaktadir.

Bu alanlarda EM dalgalarin uzak ve genis alanlara ulasmamasi, güvenlik ve saglik açisindan bazi bölgelere girmemesi ve/veya yapilardan yansimamasi istenmektedir. Stratejik öneme sahip askeri binalarin radar sistemlerine gizlenmesi, hassas EM ölçümlerin yapildigi Iaboratuvarlar ve binalardaki özel odalar örnek uygulamalar olarak siralanabilir. Askeri binalarin (cephanelik gibi) uçak veya insansiz hava radar sistemleri tarafindan tespit edilememesi önemli bir gereksinimdir. Radar sistemleri, çalisma frekanslarinda gönderdikleri EM dalgalari (7) hedeften geri yansiyan dalga (8) esasina göre hedefin konumu belirlemekte ve mahiyetini kestirmektedir. EM ölçümlerin yapildigi odalarin duvarlarinin dalgayi yansitmamasi için yüksek sogurma özelliginin olmasi gerekmektedir. Öte yandan, saglik açisindan kablosuz iletisim amaçli EM dalganin bazi bölgelere nüfuz etmemesi istenmektedir. Söz konusu isterlerin saglanmasi için duvar yüzeyine çimento esasli kaplama malzemeleri gelistirilmektedir. Günümüzde EM dalga kalkanlayici malzeme gelistirme çalismalari, tek katmanli olacak sekilde özel boyalar ve kompozit malzeme uygulamalari üzerinde yogunlasmistir. Bu çalismalarin en önemli dezavantaji, dar frekans hatlarinda etkili olmasidir ki genis bant EM yayici sistemlere karsi gizlenme ve koruma saglayamamaktadir. Buna karsin, son yillarda üretilen çok katmanli malzemeler, kalkanlama performansi bakimindan basarili sonuçlar vermektedir. Bu yolla, her katmanin etkili oldugu frekans bantlarinin, dogru bir tasarim ile birlesmesi saglanarak düsük yansima katsayisi elde etmek mümkün olabilmektedir. Çok katmanli malzemelerin katmanlarinin kalinliklarinin artirilmasi, bant genisligini olumlu yönde etkilemektedir. Buna karsin malzemenin toplam kalinliginin artmasina bagli olarak malzemenin agirliginin artmasina sebep olmaktadir. Bu nedenle birim alan basina agirligi ve kaplama kalinligi olabildigince düsük olmalidir. Çok katmanli bu malzemelerin istenen frekans araliginda yüksek kalkanlayicilik saglamasinin yaninda uygulanmasinin kolay olmasi gerekmektedir. Bundan dolayi, düsük yansima katsayisi ve düsük toplam kalinliga sahip ÇEÇEK malzemelerin gelistirilmesi çok boyutlu bir problem olarak karsimiza çikmaktadir. Problemin çözümü için birçok farkli yüksek sogurma kabiliyetine sahip malzeme bilesimlerine, dogru hesaplama yapabilen EM modellere ve optimizasyon tekniklerine ihtiyaç vardir.

Bulus, Sekil ?de verilen yansima katsayisi grafiginde gösterildigi gibi en az 10 dB geri dönüs seviyesinde EM sogurma yapabilen özgün dört katmanli çimento esasli köpük ve karbon katkili kompozit yapi kaplama malzemesidir. Sekil 1'de bulusun geometrisinde gösterildigi gibi gelen EM dalga (7), ÇEÇEK malzemenin yüzeyine dik açi ile gelmekte ve yansiyan dalga (8), yüzeye dik olarak geri yansimaktadir. ÇEÇEK yapi kaplama malzemesi, iyi iletken yüzey (alüminyum/bakir folyo veya hasir) (5) üzerinde üst üste yerlestirilerek birlestirilmis, çimento esasli agirlikça %25 oraninda köpük (köpük ajaniyla elde edilen) asagidaki oranlarda karbon karasi katkili dört kompozit katmandan olusur ve toplam kalinligi 34,74 mm'dir (6). Birinci katmanin (1) kalinligi 6,79 mm olacak sekilde malzeme bileseni, agirlikça %25 oraninda köpüge ilave olarak %5 oraninda karbon karasi katilarak elde edilir. Ikinci katmanin (2) kalinligi 10,00 mm olacak sekilde malzeme bileseni, agirlikça %25 oraninda köpüge ilave olarak %10 oraninda karbon karasi katilarak elde edilir. Üçüncü katmanin (3) kalinligi 7.95 mm olacak sekilde malzeme bileseni, agirlikça %25 oraninda köpüge ilave olarak %15 oraninda karbon karasi katilarak elde edilir.

Dördüncü katmanin (4) kalinligi 10,00 mm olacak sekilde malzeme bileseni, agirlikça %25 oraninda köpük katilarak elde edilir.

Yansima katsayisi (dB) Frekans (GHZ)

Claims (1)

1. ISTEMLER . Bulus, elektromanyetik (EM) dalga yayici sistemlere karsi koruma saglayan sogurucu özellikli asagida detaylari verilen çimento baglayici ile birlikte agirlikça %25 oraninda köpük (köpük ajaniyla elde edilen) ve Istem 2-5'de ifade edilen oranlarda karbon karasi katkili dört kompozit katmandan (1), (2), (3), (4) olusan ve toplam kalinligi 34,74 mm (6) olan çimento esasli çok katmanli EM kalkanlayici (ÇEÇEK) yapi kaplama malzemesi olarak tanimlanir. . istem 1'de bahsedilen birinci katmanin (1) özelligi; kalinligi 6,79 mm ve içeriginde agirlikça %5 oraninda karbon karasi olmasiyla tanimlanir. . istem 1'de bahsedilen ikinci katman katmanin (2) özelligi; kalinligi 10,00 mm ve içeriginde %10 oraninda karbon karasi olmasiyla tanimlanir. . istem 1'de bahsedilen üçüncü katmanin (3) özelligi; kalinligi 7,95 mm ve içeriginde %15 oraninda karbon karasi olmasiyla tanimlanir. . Istem 1'de bahsedilen dördüncü katmanin (4) özelligi; kalinligi 10,00 mm olmasiyla tanimlanir.