Çinli araştırmacılar; elektronikleri istenmeyen elektromanyetik dalgalardan korumak için kullanılabilecek, %81 daha güçlü ve %173 daha dayanıklı yeni bir bambu takviyeli plastik geliştirdi.
Bu çığır açıcı malzeme, Hefei kentinde bulunan Anhui Agricultural University bünyesindeki bir grup bilim insanı tarafından geliştirildi. Ekibe göre yeni kompozit, elektromanyetik dalgaları öncelikle yansıtmıyor. Aksine, gelen radyasyonun büyük kısmını emiyor ve ikincil paraziti azaltıyor.
Ekip yeni kompoziti oluşturmak için, bambunun kısıtlı oksijenli ortamda ısıtılmasıyla elde edilen karbon zengini bir madde olan bambu biyokömürünü kullandı. Bu süreç piroliz olarak biliniyor.
Araştırmacılar, malzemenin akıllı telefonları, dizüstü bilgisayarları ve diğer elektronik cihazları elektromanyetik parazitlerden koruyabileceğinden emin. Ekip, “Biyokömür tabanlı bir malzemede elektromanyetik korumayı mekanik performansla birleştiren bu tasarım; elektronik cihaz bileşenlerinin ve dayanıklı zırhlama gerektiren diğer uygulamaların geliştirilmesine yön verebilir.” ifadesini kullandı.
Bambu Dalgaları Nasıl Engelliyor?
Elektromanyetik girişim (EMI), elektrik devrelerinin çalışmasını bozan istenmeyen gürültü veya girişim olarak tanımlanıyor. Genellikle dış bir kaynaktan ileri gelen bu durum, elektronik üreticileri için büyüyen bir sorun haline geliyor.
Ancak geleneksel iletken koruyucu malzemeler, gelen dalgaları çoğunlukla yansıtıyor ve ek girişimler oluşturuyor. Bilim insanları bu zorluğun üstesinden gelmek için, bambu biyokütlesinin az veya hiç oksijen bulunmayan ortamda ısıtılmasıyla üretilen karbon zengini bambu biyokömürüne yöneldi.
Biyokömürün, standart iletken dolgu maddelerinin yerini alabilecek yenilenebilir bir alternatif olabileceği belirtiliyor. Yine de düşük iletkenliği ve plastiklerle zayıf bağ kurması performansını sınırlayabiliyor.
Araştırmacılar ilk olarak biyokömür elde etmek için bambu tozunu azot atmosferinde ısıttı. Ardından, karbon yapısını değiştirmek üzere kısa süreli elektrik enerjisi patlaması kullanan ani Joule ısıtması (flash Joule heating) yöntemini kullandı. Bu yöntem, ohmik veya direnç ısıtması olarak da bilinir.
Daha sonra parçacıkları, plastiklerle tutunmayı artırmak için kullanılan APTES adlı kimyasalla işlediler. Düzenlenen biyokömür; biyobozunur iki plastik olan polilaktik asit (PLA) ve polibütilen adipat-ko-tereftalat (PBAT) katmanları arasına yerleştirildi. Böylece elektromanyetik dalgaları emip zayıflatabilen kanallar oluşturuldu.
Daha Güçlü ve Daha Dayanıklı Plastik
Çalışma için ekip; işlenmemiş, flash ısıtmaya tabi tutulmuş ve kimyasal olarak düzenlenmiş biyokömür içeren plastikler ile katmansız bir versiyonu karşılaştırdı. Laboratuvar testleri, optimize edilmiş kompozitin 25,5 megapascal (MPa) çekme mukavemetine ulaştığını gösterdi. Malzemenin dayanıklılığı %81 arttı.
Aynı zamanda malzemenin tokluğu %173 artarak metreküp başına 2,68 megajoule seviyesine ulaştı. Kırılmadan önce esneme kapasitesi ise iki kattan fazla artarak %11,5’ten %24,7’ye yükseldi. Malzeme elektriği de çok daha iyi iletti; işlenmemiş biyokömürlü versiyonda iletkenlik 1,7 siemens/cm iken bu versiyonda 12,8 siemens/cm değerine ulaştı.
Yapılan ilave testler, malzemenin 8,2 ile 12,4 gigahertz (GHz) frekans aralığında elektromanyetik girişimi ortalama 36,7 desibel (dB) oranında engellediğini ortaya koydu. Aynı miktarda dolgu maddesi içeren katmansız kompozit ise yalnızca 7,5 desibel değerine ulaşabildi.
Üstelik elektromanyetik korumanın büyük bölümü, dalgaların yansıtılmasından değil emilmesinden kaynaklandı. Emilim yoluyla sağlanan koruma 30,8 dB, yansımadan kaynaklanan koruma ise yalnızca 5,9 dB olarak ölçüldü.
Çalışma, Sustainable Carbon Materials dergisinde yayımlandı.
Kaynak: https://interestingengineering.com/science/bamboo-waste-makes-plastic-blocks
