Stealth (Görünmezlik) teknolojisi, artık sadece uçağın şekliyle ilgili değil, "neyle kaplandığıyla" ilgilidir. İnsansız Hava Araçlarını (İHA) radarda görünmez kılmak için kullanılan Radar Emici Malzemeler (RAM), geleneksel ağır metallerden nano teknolojiye evrildi.
Bu yeni arenada iki başrol oyuncusu var: Karbon Nanotüpler (CNT) ve Grafen. Her ikisi de aynı aileden (karbon allotropu) gelmelerine rağmen, yetenekleri ve maliyetleri farklıdır. Peki, bir İHA üreticisi veya modifikasyon uzmanı hangisini seçmeli?
Bu yazıda, karbon ailesinin bu iki devini teknik özellikler, maliyet ve radar sönümleme performansı açısından ringe çıkarıyoruz.
Karbon nanotüpler, grafen tabakalarının rulo yapılıp tüp haline getirilmiş hali gibidir. Çok yüksek bir "en-boy oranına" (aspect ratio) sahiptirler.
Süper Gücü: İletkenlik ağı oluşturma.
Radar Stratejisi: CNT'ler, malzeme içinde uzun ve karmaşık yollar oluşturur. Radar dalgası bu tüplerin içine girdiğinde, tüp boyunca hareket eden elektronlar sayesinde enerji ısıya dönüşür. Uzun yapısı, mikrodalga enerjisini yakalamak için mükemmel bir anten görevi görür.
Grafen, karbon atomlarının tek bir atom kalınlığında, bal peteği örgüsüyle dizildiği iki boyutlu (2D) bir malzemedir.
Süper Gücü: İnanılmaz yüzey alanı ve hafiflik.
Radar Stratejisi: Geniş yüzey alanı sayesinde radar dalgalarıyla maksimum etkileşime girer. Ayrıca çok katmanlı yapısı, dalgaların katmanlar arasında sekerek (çoklu yansıma) enerjisini kaybetmesini sağlar.
İHA stealth uygulaması için karar verirken bakılması gereken 3 ana kriter vardır:
Hangi malzeme daha geniş bir radar frekans aralığını (X-Bant, Ku-Bant vb.) yok edebilir?
CNT: Genellikle belirli frekanslarda çok keskin ve derin emilim sağlar. Ancak geniş bant aralığında performansını korumak için çok hassas oranlarda karıştırılması gerekir.
Grafen: Geniş bant performansında bir adım öndedir. Katmanlı yapısı ve dielektrik özellikleri, farklı frekanslardaki radarları aynı anda sönümlemede daha esnektir.
Kazanan: Grafen (Burun farkıyla).
İHA'yı ağırlaştırmadan istenen görünmezliği hangisi sağlar?
CNT: Düşük oranlarda (%1-3) bile mükemmel iletkenlik sağlar. Ancak topaklanma (agglomeration) sorunu vardır; yani reçine içinde iyi dağılmazsa işe yaramaz.
Grafen: Grafen, çok daha düşük oranlarda (%0.5 - %2) bile yüksek emilim sağlayabilir. İnanılmaz derecede hafiftir. 1 gram grafen, teorik olarak bir futbol sahasını kaplayabilir.
Kazanan: Grafen.
Üretim hattında hangisi daha baş ağrısızdır?
CNT: Yıllardır endüstride kullanıldığı için üretim teknikleri oturmuştur. Fiyatları grafene göre daha makul seviyelere inmiştir.
Grafen: Kaliteli (tek katmanlı) grafen üretmek ve bunu boyaya karıştırmak hala pahalıdır. Ayrıca grafen tabakaları üst üste yapışma eğilimindedir, bu da performansını düşürür.
Kazanan: CNT (Şimdilik).
Bilimsel araştırmaların gösterdiği en çarpıcı sonuç şudur: En iyi sonuç, ikisini birlikte kullandığınızda alınır.
Tek başına Grafen veya tek başına CNT kullanmak yerine, hibrit bir kompozit oluşturmak "Sinerjik Etki" yaratır.
Nasıl Çalışır? Grafen plakaları arasına giren Karbon Nanotüpler, grafenin birbirine yapışmasını engeller. Aynı zamanda CNT'ler, grafen adaları arasında köprü kurarak elektriksel iletkenliği optimize eder.
Sonuç: Hibrit yapı, her iki malzemenin tek başına yapabileceğinden daha yüksek bir mikrodalga emilimi (örneğin -50 dB'ye kadar sönümleme) sağlar.
Kararınız projenizin bütçesine ve hedefine bağlıdır:
Bütçe Odaklı / Seri Üretim İHA: Karbon Nanotüp (CNT) kullanın. Tedariği kolaydır, maliyeti yönetilebilir ve X-bandı (askeri atış kontrol radarları) radarlarına karşı gayet etkilidir.
Yüksek Performans / Prototip: Grafen kullanın. Maliyet ikinci plandaysa ve her gramın hesabı yapılıyorsa, grafen size en hafif stealth çözümünü sunar.
Maksimum Görünmezlik (Derin Teknoloji): Hibrit (Grafen + CNT) karışımını kullanın. Eğer hedefiniz "hayalet" olmaksa ve teknolojik sınırları zorluyorsanız, nano dünyanın bu iki devini birleştirmelisiniz.
Karbon ailesi, stealth teknolojisinin geleceğidir. CNT'ler iskeleti oluştururken, Grafen deriyi oluşturur. İHA üreticileri için en iyi strateji, "ya o ya bu" demek yerine, hedeflenen radar frekansına göre bu iki malzemeyi doğru reçeteyle harmanlamaktır.
