Nanoakışkan yüzeyli malzemelerin elektromanyetik ekran etkinliğinin incelenmesi
Investigation of electromagnetic shield effectiveness of nanofluid surface materials
Yazar: BURAK KARAKAŞ
Danışman: PROF. DR. SELÇUK ÇÖMLEKÇİ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Hızla ilerleyen teknoloji, elektromanyetizmayı günlük yaşantının vazgeçilmez bir parçası haline getirmiştir. Birçok farklı alanda kullanım sıklığı artan elektromanyetik dalgalar, kontrol edilmesi gereken yeni problem sahalarını ortaya çıkarmıştır. Elektromanyetik korunma için kullanılan fonksiyonlardan bir tanesi olan elektromanyetik ekranlama, tez çalışması için temel oluşturmuştur. Elektromanyetik ekranlama kısıtlılıklarının ortadan kaldırılabilmesi içinse çalışmada nanoteknoloji ürünü malzemeler kullanılmıştır. 
Yürütülen bu tez çalışmasında iki adım metoduyla üç farklı nanotoz kullanılarak, manyetik karıştırma, ısıtma ve ultrasonik banyolama yöntemleriyle; BaTiO3-ethanol, SrTiO3-ethanol ve BaTiO3-SrTiO3-ethanol nanoakışkanları hazırlanmıştır. Hazırlanan akışkan ekranlar daha sonra elektromanyetik alanlara maruz bırakılmıştır. İletim hattı metodu (Transmission Line Method – TLM) kullanılarak saçılma parametreleri ölçülen nanoakışkan ekranların, elektromanyetik dalgaların ne kadarını yansıttığı, transfer ettiği ve soğurduğu hesaplanmıştır. Ölçüm cihazları sistemsel hatalardan, hat yansıma yöntemiyle (Line Reflect Match – LRM) arındırılarak kalibre edilmiştir.
Nanoakışkan ekranların elektromanyetik dalgalara verdikleri tepkilerin değiştirilebilmesi için; hız, sıcaklık ve akış yönü parametreleriyle akışkanlar için değişken durumlar oluşturulmuştur. Her parametre öncelikle tek başına, sonrasında ise birleştirilerek nanoakışkan ekranlara uygulanmıştır. İlk parametre olarak akışkan hızının değiştirilmesi kullanılmıştır. Biri durağan akışkan olmak üzere 11 farklı akış hızında ölçüm yapılmıştır. İkinci parametre olarak akışkanın sıcaklığı değiştirilmiştir. 30°C ve 60°C derece olmak üzere iki farklı akışkan sıcaklığında ölçüm yapılmıştır. Üçüncü parametre ise ölçüm yüzeyinde aynı yönde akan akışkana sahip ekran ile her bir tubinginde bir öncekine göre 180° farklı yönde akan akışkana sahip olan ekranlar tasarlanarak ölçümlerde kullanılmıştır. 
Çalışmanın uygulama kısmında ise sadece dielektrik malzemelerin kullanılmasından doğabilecek sistem sağırlığının önlenebilmesi için, karbon siyahı-etilen glikol akışkanı hazırlanarak, iletken yüzeyli elektromanyetik ekranın kontrol numunesi olarak çalışmaya dahil edilmesi sağlanmıştır. Ayrıca farklı bir kontrol grubu olarak, akışkan yerine katı ekran numuneleri hazırlanmıştır. Silikon elastomer kit kullanılarak hazırlanan numuneler, ekranların akışkan (sıvı) olmasından kaynaklanabilecek sistemsel hataların kontrol edilebilmesi amacıyla kullanılmıştır. 
Sonuç olarak nanoakışkan yüzeyli elektromanyetik ekranların geniş frekans bandında (3.3GHz – 7.05GHz) yüksek elektromanyetik enerji yutuculuğuna sahip olduğu ve kullanılan parametrelerle yutuculuğun, yansımanın ve transferin kontrol edilip değiştirilebileceği görülmüştür.

Abstract:
Rapidly advancing technology has made the electromagnetism an indispensable part of everyday life. Many different fields, increasing frequency of use of electromagnetic waves, have revealed new problem areas that need to be controlled. Electromagnetic shielding, one of the functions used for electromagnetic protection, is the basis for this thesis work. In order to remove the electromagnetic shielding limitations, nanotechnology products were used in the study.
In this thesis, three different nano powders were used in two step method with magnetic mixing, heating and ultrasonic bathing; BaTiO3-ethanol, SrTiO3-ethanol and BaTiO3-SrTiO3-ethanol nanofluids were prepared. The prepared fluid shields were then exposed to electromagnetic fields. It has been calculated how much of the electromagnetic waves are reflected, transferred and absorbed by the nanofluidic shields whose scattering parameters are measured using the transmission line method (TLM). The measuring devices were calibrated by line reflect match (LRM) method from systematic faults. 
In order to change the reactions of the nanofluid shields to the electromagnetic waves, variable states were created for the fluids with parameters of velocity, temperature and flow direction. Each parameter was applied to the nanofluid shields first, alone, then all together. The first parameter is to change the fluid velocity. Measurements were made at 11 different flow rates, one of them is stationary fluid. As a second parameter, the temperature of the fluid has been changed. The measurements were made at two different fluid temperatures, 30° C and 60° C. Third parameter; in the first case the shields with the flow channel flowing in the same direction on the measurement surface, in the second case the measurement of the shields with the flow channel flowing 180° degrees differently from the previous one in each tubing.
In the application part of the study, carbon black-ethylene glycol fluid was prepared and included to work as a control sample of the conductive surface electromagnetic shields in order to prevent system deafness caused by using only dielectric materials. In addition, solid shield samples were prepared as a different control group instead of fluid ones. Sample shields prepared using silicone elastomer kit are used to control systematic faults that may be caused by fluid ones.
As a result, nano fluid surface electromagnetic shields have high electromagnetic energy absorption in the wide frequency band (3.3GHz - 7.05GHz) and it is seen that the absorption, reflection and transfer can be controlled and changed with the used parameters.