TR2021020074A2 - Elektromanyeti̇k dalga soğurucu katmanli beton panel - Google Patents

Abstract

Elektromanyetik dalgalar, kablosuz ve uydu haberleşme ve radar sistemlerinde kullanıldığı için hayatımızın bir parçası haline gelmiştir. Bununla beraber elektromanyetik dalgaların nüfuz etmesini veya radar dalgalarını yansıtmamasını istediğimiz yapılar olabilmektedir. Mesela, uzun süre elektromanyetik dalgalara maruz kalmak sağlık sorunlarına neden olabildiği için yatak odaları elektromanyetik dalgalardan yalıtılabilir. Radara gizlenmesi gereken askeri binalar olabilir. Elektromanyetik ölçümlerin yapıldığı odalar yalıtılabilir. Tüm bu uygulamalar için elektromanyetik yalıtım sağlayan yapı malzemesi geliştirmek gerekmektedir. Buluş, 8?12 GHz frekans aralığında elektromanyetik dalgaları kendi içerisinde en az %90?lık bir performansla soğuran katmanlı bir beton paneldir (Bkz. Şekil 1). Bu verimliliği katmanlı yapısına borçlu olan iki katmanlı (1), (2) çimento temelli elektromanyetik soğurucu beton panelin soğurma özelliği, optimum ölçüleri ve içeriğindeki katkı malzemelerin elektriksel özelliklerine dayanmaktadır. Buluş, 19,77 mm toplam kalınlığa (4) sahip olup 6,36 mm kalınlığında ilk katmanın (1) içeriğinde ağırlıkça %15 oranında kuvars tozu (SiO2), 13.41 mm kalınlığında ikinci katmanın (2) içeriğinde ağırlıkça %2 oranında CNT (karbon nanotube) ve %10 oranında demir tozu bulunmaktadır.

Description

TARFNAME ELEKTROMANYETIK DALGA SOGURUCU KATMANLI BETON PANEL Teknik Alan Teknolojinin gelismesi ile birlikte kablosuz ve uydu haberlesme ve radar sistemleri yasamimizin her alanina girmistir. Bununla birlikte, elektromanyetik dalgalarinin çesitli ortamlara nüfuz etmesi insan sagligi açisindan problemlere yol açabildigi gibi güvenlik açisindan radar dalgalarini yansitmamasi gereken yapilar olabilmektedir. Stratejik askeri binalarin radar dalgalarindan gizlenmesi ve elektromanyetik ölçümlerin yapildigi odalarin yalitilmasi gerebilmektedir. Dolayisiyla askeri ve sivil uygulamalarda, elektromanyetik dalgalardan korunmus ortamlar olusturma ihtiyaci bulunmaktadir. Bulus 8-12 GHz frekans araliginda elektromanyetik dalgalarin en az %90 oraninda sogurulmasini saglayan toplam 19.77 mm kalinliginda iki katmanli beton panel yapi malzemesidir. Teknigin Bilinen Durumu Elektromanyetik yayilimin sinirlandirilmasi için kalkanlama ve sogurma yapilari söz konusudur. Bir malzemenin tam bir kalkanlama yapmasi için ekranlama ve sogurma özelligine sahip olmasi gerekmektedir. Fakat kalkanlama özelligi için sogurma özelligi sart degildir. Ekranlama, malzemeye yüksek iletkenlik özelligi kazandirilarak elektromanyetik dalganin diger ortama iletilmesini engellemektir. Sogurma ise elektromanyetik dalgayi büyük oranda kendi içinde sogurarak hem yansimasini hem de diger ortama iletilmesini engellemektir. Önceki tekniklerde, malzeme yüzeyine uygulanan boya, duvar kâgidi, kaplama malzemeleri veya duvarlarin içine dösenen çesitli fonksiyonel malzemeler ile saglanmaya çalisilmaktadir. ve mineral katkili hali elektriksel özellikler bakimindan tescil edilmistir. karbon lifleri bulunan tek katmanli beton kalkanlayici tescil edilmistir. CN108756053A numarali patent ile elektromanyetik elek tabakali demir kafes donatisina sahip bir çesit prefabrik duvar modeli tescil edilmistir. duvar kâgidi tescil edilmistir. US10034418B1 numarali patent ile karbon parçaciklari ve manyetik metal parçaciklari içeren püskürtme yöntemiyle hidrolik baglayicili Portland çimentosu, kalsiyum alüminat çimentosu, kalsiyum sufoalüminat çimentosu, kalsiyum sülfat hemihidrat ve kalsiyum numarasi ile içeriginde grafit tozu, silis dumani ve ek çimentolu malzemeleri bulunan bir beton karisiminin patenti alinmistir. Bu konu ile ilgili patent çalismalari incelendiginde çalismalarin genellikle sadece ekranlama özellikli kalkanlayicilar oldugu görülmektedir. Bunlar genellikle tek katmanli olarak gelistirildikleri için genis bantta etkili görülmemektedir. Buluslarin kullanisliligi, uygulanabilirligi, verimliligi ve çalisma frekansi degerlendirildiginde yenilikçi malzemelere ihtiyaç oldugu görülmektedir. Son yillarda, optimum katmanli yapilar genis bantta yüksek verim ve etkinlige sahip olduklari için büyük ilgi görmektedir. Katmanli elektromanyetik sogurucu malzemeler, farkli elektriksel özellige sahip malzemelerin, farkli kalinliklarda bir araya getirilmesi sonucu genis bant frekanslarda basarili sogurma özelligi sunmaktadir. Bunun için dogru bir modelleme ve optimizasyon ile etkili malzeme bilesenlerinin bir araya getirilmesi gerekmektedir. Bulusun Çözümünü Amaçladigi Teknik Problemler Bulus, genis bant ( frekans araliginda elektromanyetik yalitim saglama görevi üstlenen iki katmanli çimento temelli beton panel malzemedir. Çok katmanli elektromanyetik sogurucu malzemeler, katman kalinliklari bakimindan hassastir. Burada en önemli teknik problem, katman kalinliklarinin ve malzeme bilesenlerinin optimum olarak belirlenmesidir. Ayrica katman sayisi ve toplam kalinligin minimum sartlar dahilinde belirlenmesi gerekmektedir. Malzeme bilesenlerinin belirlenmesi deneysel ölçümler ve optimizasyon kullanilarak mümkündür. Üretim açisindan iki katmanli yapinin tasarim, üretim ve kullanim avantaji yüksektir. Toplam 19,7? mm kalinligindaki beton panel, uygulanan elektromanyetik dalgayi en az %90 oraninda (10 dB) sogurmaktadir. Resimlerin Açiklanmasi Sekil-1. Iki katmanli beton panelin gösterimi Sekil-2. Iki katmanli beton panel malzemesinin 8-12Ghz frekansa karsilik yansima katsayisi grafigi Resimlerde Referans Numaralari Ile Gösterilen Parçalarin Açiklanmasi Birinci katman Ikinci katman iletken yüzey Toplam panel kalinligi Gelen elektromanyetik dalga Bulusun Kisa Açiklamasi Bulus, yapi sektöründe kullanilabilecek savunma, saglik ve elektromanyetik ölçüm kullanim alanlarina yönelik elektromanyetik yalitim saglama özelligine sahip çimento temelli katmanli beton panel malzemedir. Elektromanyetik dalga yayici sistemlere karsi gizlenme ve koruma saglamak için tasarlanmis, çimento esasli iki katmanli, sogurma özelligine sahip, elektromanyetik dalga sogurucu beton paneldir (Bkz. Sekil 1). 6,36 mm kalinligindaki birinci katman agirlikça %15 oraninda kuvars (Si02) ve 13,41 mm kalinligindaki ikinci katman %2 oraninda CNT (karbon nanotube) ve %10 oraninda demir tozu katkili iki katmandan olusan beton panel malzemenin toplam kalinligi 19,77 mm'dir (4). Ekranlamayi saglamak için iki katmanin arkasinda bakir veya alüminyum iletken bir yüzey (3) yerlestirilmistir. Sekil 2'de verilen grafikte iki katmanli elektromanyetik dalga sogurucu beton panel malzemeye dik açida gelen elektromanyetik dalganin (5) frekansa karsilik yansima katsayisi verilmistir. Grafikten görüldügü gibi 8-12 GHz genis bant frekansta yansima katsayisi en az 10 dB geri dönüs kaybi ortaya koymaktadir. Sonuç olarak iki katmanli sogurucu beton panel, gelen EM dalganin gücünün %90'nini malzeme içerisinde sogurmaktadir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bilisim ve telekomünikasyon alaninda kullanilan elektronik ürünlerin son yillarda toplumun her alanina yayilmis olmasi beraberinde elektromanyetik kirliligi de getirmektedir. Bulus, elektromanyetik dalga engelleme özelliginin yapi alanina uygulanmasina katki saglamaktadir. Literatürde yapilan çalismalar, hava araçlarinda ve askeri araçlarda kaplama malzemesi olarak kullanilacak ürünler üzerine yogunlasmakta, yapi alaninda evlerin, ofislerin, askeri binalarin ve hatta özel odalarin elektromanyetik kirlilikten arindirilacagi ürünlerle ilgili çalismalar sinirlidir. Yapi alaninda üretilecek sogurucu beton panel malzeme ile askeri alanda her türlü cephanelik, siginak, kozmik oda gibi alanlarin korunakli hale getirilmesi mümkün olacaktir. Ayrica elektronik ölçüm odalarinin (yankisiz oda) hazirlanmasinda, evlerde istirahat edilen ortamlarin elektromanyetik olarak yalitilmasinda, saglik alaninda hastanelerin hassas ölçüm yaptiklari odalarin yalitilmasinda kullanilabilecek bir bulustur. Bulus, iletim hatlari prensibine dayali olarak sogurma islemini gerçeklestirmektedir. Bu prensipte çok katmanli elektromanyetik sogurucular da gelistirilebilir, fakat katman sayisinin artirilmasi ilave olarak toplam kalinligi, üretim zorlugunu ve malzeme çesitliligini beraberinde getirmektedir. Bu yüzden katman sayisi az, toplam katman kalinligin minimum oldugu ve düsük yansima katsayisi ile verimliligi yüksek bir tasarim elde etmek önemlidir. Böyle bir problemin çözümü için dogru hesaplama yapabilen elektromanyetik modellere ve optimizasyon tekniklerine ihtiyaç vardir. Bulus, üzerine dik açiyla gelen elektromanyetik dalganin (5), Sekil 2'de verilen yansima katsayisi grafiginde gösterildigi gibi 8-12 GHz arasinda en az 10 dB geri dönüs seviyesinde elektromanyetik sogurma yapabilmektedir. Iki katmanli çimento esasli beton panel malzemenin katmanlari kuvars ve karbon + demir katkili çimento harcindan olusmaktadir. Sekil 1'de gösterildigi gibi panel üzerine gelen elektromanyetik dalga (5), beton malzemenin yüzeyine dik açi ile gelmekte ve katmanlari geçtikten sonra iyi iletken yüzey (alüminyum veya bakir) (3) üzerinden geri dönerek yüzeye dik olarak malzemeden geri yansimaktadir. Burada hesaplanan en az -10 dB1Iik yansima katsayisi ile %90'in üzerinde bir sogurma verimliligi elde edilmis Beton malzemenin ana yapisi, iki beton katmandan olusur ve toplam kalinligi 19,77 mm'dir (4). Birinci katmanin (1) kalinligi 6,36 mm olacak sekilde malzeme bileseni, agirlikça %15 oraninda kuvars tozu katilarak elde edilir. Ikinci katmanin (2) kalinligi 13,41 mm olacak sekilde malzeme bileseni, agirlikça %2 oraninda CNT'ye (karbon nanotube) ilave olarak %10 oraninda demir tozu katilarak elde edilir. Bulusun Sanayiye Uygulama Biçimi Bilindigi gibi piyasada hali hazirda beton panel kisa ismi ile "betopan" üretilmektedir ve binalarda siklikla uygulanmaktadir. Bulus, beton panel formunda gelistirildigi için betopan olarak ilgili fabrikalarda üretilebilir. Bulusun betopandan farki iki katmanli (1), (2) ve ekranlama için arka yüzeyinde iletken bir yüzeyinin (3) olmasidir. Arka yüzeyde basit bir alüminyum folyo veya baska bir iletken hasir kullanilarak. Dolayisiyla bulus, kolaylikla sanayi uygulanabilir ve kullanim alani bulabilir. TR TR

Claims (3)

ISTEMLER

1. Bulus, elektromanyetik kirliligi önlemek, radar sistemlerinden gizlenmek ve yankisiz odalarda elektromanyetik ölçüm yapmak üzere, yapilarda kullanilmak amaciyla gelistirilmis olup, toplam kalinligi 19.77 mm olan çimento temelli iki katmanli (1), (2) beton panel olarak tanimlanir.

2. Istem 1'deki beton panelin birinci katmanin (1) kalinligi 6,36 mm olup, özelligi agirlikça %15 oraninda kuvars (SIOZ) tozu içermesidir.

3. Istem 1'deki beton panelin ikinci katmanin (2) kalinligi 13,41 mm olup, özelligi agirlikça %2 oraninda CNT (karbon nanotube) ve %10 oraninda demir tozu içermesidir.