Çalışanların mikrodalga maruziyetinin azaltılması için elektromanyetik kalkanlama malzemesi geliştirilmesi
Development of electromagnetic shielding material to reduce employee microwave exposure
Yazar: EMRE GÜMÜŞ
Danışman: PROF. DR. EMİN ARCA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA YAĞIMLI
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İş Güvenliği Ana Bilim Dalı / İş Güvenliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Elektromanyetik kalkanlama kaplamalarının temel amacı, hassas cihazların yalıtılması ve insan vücudu üzerindeki etkilerinden dolayı maruziyeti azaltmaktır. Bu çalışma, mekanik karıştırma yöntemiyle üretilen grafit ve karbon siyahı katkılı epoksi matris kompozitlerin dielektrik özelliklerini ve elektromanyetik kalkanlama performanslarını incelemektedir. Numune bileşimleri ağırlıkça %1 ila %7 arasında değişen oranlarda oluşturulmuştur. Bunların haricinde hem bakır tozu hem de karbon siyahı içeren numuneler de hazırlanmıştır. Numuneler, L bandı, S bandı, C bandı, X bandı ve kısmen Ku bandı dahil olmak üzere 1–14 GHz aralığında koaksiyel yöntem kullanılarak Vektör Network Analizörü (VNA) ile analiz edilmiştir. VNA ile saçılma parametreleri belirlendikten sonra AC iletkenlik, absorpsiyon, yansıma ve toplam kalkanlama etkinlik değerleri hesaplanmıştır. Yüksek frekanslarda, neredeyse tüm numuneler daha yüksek AC iletkenliği göstermiştir. Karbon siyahı dolgulu numuneler, grafit dolgulu numunelerden daha yüksek AC iletkenliği göstermiştir. Grafit katkılı numunelerin (19–21 dB) toplam kalkanlama etkinliği (SET), karbon siyahı katkılı numunelerden (8–17 dB) biraz daha yüksektir. Grafit katkılı numunelerdeki farklı katkı oranları, karbon siyahı katkılı numunelerin aksine daha yakın kalkanlama etkinliği sağlamaktadır. Bununla birlikte, karbon siyahı katkı oranı arttıkça daha yüksek kalkanlama etkinliği gözlenmiştir. Her iki tip dolgu malzemesinin kullanıldığı numunelerin kalkanlama etkinlikleri frekansa bağlı olarak çok az değişmiştir. Yansıma, grafit ve karbon siyahı katkılı numune türleri için kalkanlama etkinliğinin ana mekanizmasını oluşturmuştur. Hem bakır tozu hem de karbon siyahı içeren numunelerde absorbsiyon mekanizması da diğer numunelere göre daha fazla rol oynamaktadır.

Abstract:
The primary purpose of electromagnetic shielding coatings is to isolate sensitive devices and reduce exposure due to their effects on the human body. This study examines the dielectric properties and electromagnetic shielding performances of graphite and carbon black added epoxy matrix composites produced by mechanical mixing method. Sample compositions were formed at rates ranging from 1% to 7% by weight. Apart from these, samples containing both copper powder and carbon black were also prepared. Vector Network Analyzer (VNA) was used with coaxial probe in the range of 1–14 GHz, including L band, S band, C band, X band and partially Ku band. Scattering parameters were determined with VNA, then reflection, absorption, total shielding efficiency and AC conductivity values were calculated. At higher frequencies, nearly all samples exhibited higher AC conductivity. Carbon black added samples showed higher AC conductivity than graphite added samples. The total shielding efficiency (SET) of the graphite filled samples (from 19 dB to 21 dB) is slightly higher than the carbon black filled samples (8–17 dB). Different filling ratios in graphite filled samples provide closer shielding behavior opposite to carbon black filled samples. On the other hand, higher shielding efficiency was seen as the carbon black additive ratio increased. The total shielding efficiencies of the samples using all types of filling materials changed little depending as the frequency increases. Reflection formed the major mechanism of shielding effectiveness for graphite and carbon black filled sample types. The absorption mechanism also plays a significant role in samples containing both copper powder and carbon black.