Bir İnsansız Hava Aracı (İHA) veya SİHA tasarlarken mühendislerin en büyük kabusu nedir? Cevap neredeyse her zaman aynıdır: Ağırlık ve Enerji. Mevcut Lityum-iyon piller güvenilirdir ancak sınıra dayanmışlardır. Daha uzun süre havada kalan, daha fazla mühimmat taşıyan ve "sessizce" görev yapan bir araç için, pilin kimyasını değiştirmek gerekir.
İşte bu noktada, CNT (Karbon Nanotüp) katkılı Silikon (Si) Nanopartiküller devreye giriyor. Bu teknoloji, pilin kapasitesini teorik olarak 10 katına çıkarırken, aynı zamanda İHA'nın termal ve elektromanyetik gizliliğine (stealth) katkı sağlıyor.
Geleneksel pillerin anot kısmında "Grafen" (karbon) kullanılır. Ancak karbonun enerji depolama kapasitesi sınırlıdır (372 mAh/g). Silikon (Si) ise gerçek bir enerji canavarıdır. Enerji kapasitesi karbonun yaklaşık 10 katıdır (4200 mAh/g).
Silikonun bir kusuru vardır: Şarj olurken lityum iyonlarını içine çeker ve hacmi %300 oranında şişer. Bu şişme, pilin iç yapısını parçalar ve birkaç döngüde pili öldürür. İşte Karbon Nanotüpler (CNT) burada kurtarıcı olarak sahneye çıkar.
CNT'ler, çelikten 100 kat daha güçlü ve bakırdan daha iletken silindirik karbon yapılardır. Silikon nanopartikülleri (tozları), CNT ağları ile sarıldığında mucizevi bir yapı oluşur:
Esnek Kafes: CNT'ler, silikon parçacıklarını bir ağ gibi sarar. Silikon şiştiğinde bu ağ esner ama kopmaz. Silikon büzüldüğünde ise elektriksel temasın kopmasını engeller.
Süper İletkenlik: Silikon tek başına elektriği iyi iletmez. CNT'ler, elektronlar için otoban görevi görerek pilin çok hızlı şarj olmasını ve anlık yüksek güç (bir SİHA'nın ani manevrası için gereken güç) vermesini sağlar.
CNT katkılı Silikon anotlar kullanan bir İHA pili, standart pillere göre %40-%60 daha fazla enerji yoğunluğuna sahiptir.
Örnek Senaryo: Standart pillerle 2 saat havada kalabilen elektrikli bir gözetleme İHA'sı, CNT/Si teknolojisi ile donatıldığında, gövde ağırlığı artmadan 3.5 - 4 saat havada kalabilir. Bu, operasyonel menzili ikiye katlamak demektir.
Pillerin gizlilikle ne ilgisi olabilir? CNT katkılı sistemlerde bu ilişki iki boyutta gerçekleşir: Termal İz ve EMI Kalkanlama.
İHA'lar termal kameralara genellikle motor veya pil ısısı yüzünden yakalanır. Standart piller, yüksek güç çekildiğinde çok ısınır (iç direnç yüksektir). CNT'lerin olağanüstü iletkenliği, pilin iç direncini düşürür. Pil çalışırken daha az ısınır. Daha soğuk çalışan bir batarya paketi, İHA'nın termal imzasını düşürerek düşman sensörlerinden saklanmasına yardımcı olur.
Karbon Nanotüpler, doğaları gereği elektromanyetik dalgaları soğurma yeteneğine sahiptir. Pil paketlerinin gövdesi veya iç dolgusu CNT kompozitlerinden yapıldığında, batarya sistemi aynı zamanda bir EMI Kalkanı görevi görür. Bu, bataryanın yaydığı elektromanyetik gürültünün dışarı sızmasını engellediği gibi, dışarıdan gelen elektronik harp (Jammer) sinyallerinin batarya yönetim sistemini (BMS) etkilemesini de önler.
CNT/Si teknolojisinin nihai hedefi **"Yapısal Bataryalar"**dır. CNT'lerin mekanik gücü o kadar yüksektir ki, pil hücreleri İHA'nın kanatlarının veya gövdesinin içine, yük taşıyan bir parça gibi entegre edilebilir. Bu sayede pil için ayrı bir yer ayrılmasına gerek kalmaz, kazanılan hacim daha fazla stealth kaplama veya elektronik harp sistemi için kullanılır.
Türkiye'nin İHA/SİHA alanındaki başarısını sürdürebilmesi için motor teknolojisi kadar pil teknolojisine de hakim olması şarttır. CNT katkılı Silikon nanopartiküllerin yerli olarak sentezlenmesi ve batarya hücresi haline getirilmesi, dışa bağımlılığı bitirecek en kritik adımlardan biridir. Enerjisi bitmeyen, ısınmayan ve sessiz çalışan bu piller, gökyüzündeki hakimiyetin sessiz mimarları olacaktır.
