Geleneksel havacılıkta kural basittir: Uçağı metalden veya kompozitten yaparsın, sonra üzerine radar emici boya sürersin. Ancak bu yöntem iki sorun yaratır: Boya ağırlık yapar ve zamanla dökülür.
Nanoteknoloji mühendisleri şu soruyu sordu: "Neden boya ile uğraşıyoruz? Gövdeyi oluşturan plastiğin içine nano-ajanlar katarak, malzemeyi kökten değiştiremez miyiz?"
İşte bu düşünce, CNT (Karbon Nanotüp) - Polimer Matrislerini doğurdu. Bu, bir kek hamurunun (polimer) içine damla çikolata (CNT) karıştırmaya benzer. Sonuçta ortaya çıkan malzeme, plastiğin esnekliğine, metalin iletkenliğine ve kara deliğin emiciliğine sahip olur.
Bu malzemeyi anlamak için iki bileşeni tanıyalım:
Matris (Ev Sahibi): Genellikle Epoksi, PEEK veya Poliimid gibi dayanıklı plastiklerdir. Gövdenin şeklini ve bütünlüğünü sağlar. Ancak tek başlarına radar dalgalarını geçirirler (şeffaftırlar).
Dolgu (Misafir): Karbon Nanotüplerdir. Matrisin içine mikroskobik düzeyde dağıtılırlar.
Bu ikili birleştiğinde, Nanokompozit adı verilen süper bir malzeme doğar. Bu malzeme, metalden %50 daha hafif ama çelikten daha sağlamdır.
Bu malzemenin İHA'yı görünmez yapması, içine ne kadar nanotüp koyduğunuzla ilgilidir. Buna mühendislikte Perkolasyon Eşiği (Sızma Eşiği) denir.
Az Koyarsanız: Malzeme yalıtkan kalır, radar içinden geçer ve motora çarpar. (Görünürsünüz).
Çok Koyarsanız: Malzeme metale dönüşür, iletken olur ve radarı ayna gibi yansıtır. (Yine görünürsünüz).
Eşik Noktası (Kritik Denge): Nanotüp miktarını (örneğin ağırlıkça %0.5 ile %2 arası) öyle bir ayarlarsınız ki, tüpler birbirine tam değmez ama elektronlar aralarında zıplayabilir (Tünelleme Etkisi). İşte bu noktada malzeme, radar dalgasını yansıtmaz, içine çeker ve sönümler.
İHA'nın farklı bölgeleri farklı streslere maruz kalır. Bu yüzden CNT'ler farklı polimerlerle karıştırılır:
Epoksi, havacılığın standart yapıştırıcısıdır.
Uygulama: İHA'nın ana gövdesi ve kanat yüzeyleri, CNT katkılı epoksi ile üretilmiş karbon fiber kumaşlardan yapılır.
Stealth Etkisi: Bu karışım, X-Bandı (8-12 GHz) radar frekanslarında %99'a varan emilim sağlar. Ayrıca malzemenin kırılma direncini artırır. Bir taş çarptığında boya gibi dökülmez, çünkü malzemenin tamamı siyahtır ve emicidir.
PEEK (Polietereterketon), çok sert ve ısıya dayanıklı bir plastiktir.
Uygulama: Kanatların havayı yaran en ön kısımları (hücum kenarları) ve burun sivri uçları.
Özellik: Süpersonik uçuşta hava sürtünmesiyle oluşan ısıya dayanır. İçindeki CNT'ler sayesinde statik elektriği dağıtır ve radar izini yok eder.
Poliimidler, 400°C sıcaklığa kadar dayanabilen süper plastiklerdir.
Uygulama: Motor kapakları ve egzoz çıkışına yakın bölgeler.
Stealth Etkisi: Metal kapak kullanmak yerine bu nanokompoziti kullanmak, motorun radar kesit alanını (RKA) düşürür. Ayrıca termal iletkenliği sayesinde motor ısısını hızla dağıtarak kızılötesi (termal) kameralardan saklanmayı kolaylaştırır.
CNT-Polimer matrislerinin en fütüristik özelliği, İHA'ya bir sinir sistemi kazandırmasıdır. Nanotüpler malzeme içinde elektriksel bir ağ oluşturur. Eğer gövde bir çatışmada hasar alırsa veya metal yorgunluğu başlarsa, o bölgedeki elektriksel direnç değişir.
Senaryo: İHA uçarken kanadında mikroskobik bir çatlak oluşur. CNT ağı koptuğu için direnç artar. Uçuş bilgisayarı bunu anında algılar ve yerdeki pilota "Sol kanatta yapısal bütünlük %95'e düştü" uyarısını gönderir. Bu, klasik malzemelerle imkansızdır.
CNT-Polimer matrisleri, İHA üretiminde "üzerini örtme" devrini kapatıp "özünü değiştirme" devrini başlatmıştır. Artık görünmezlik, sonradan eklenen bir özellik değil, uçağın yapısal bir parçasıdır. Hafifleyen, sağlamlaşan ve kendisini iyileştirebilen bu yapılar, geleceğin gökyüzü hakimiyetinin anahtarıdır.
