Günümüz mühendisliği, malzemelerin hem hafif hem de fonksiyonel olmasını talep ediyor. Bu ikilem, özellikle geleneksel polimerlerin elektriksel yalıtkan olması nedeniyle, iletken kompozit malzemelerin geliştirilmesini zorunlu kılıyor. Elektronik cihazlardan havacılık uygulamalarına kadar geniş bir alanda kullanılan bu kompozitlerin en popüler ve maliyet etkin yolu, Mikronize Karbon Tozlarının polimer veya seramik matrisler içine katılmasıdır.
Kompozit malzeme, birden fazla farklı malzemenin bir araya gelmesiyle, bileşenlerin tek başlarına sahip olmadıkları üstün özellikler gösteren yapıdır. İletken bir kompozitte iki ana bileşen bulunur:
Matris: Genellikle elektriksel yalıtkan olan polimer (epoksi, plastik) veya seramik.
İletken Dolgu: Mikronize karbon tozları (Karbon Siyahı, Grafit Tozu) veya metalik parçacıklar.
Bir yalıtkan matrisi iletken hale getirmek için gereken en kritik kavram Perkolasyon Eşiği (Percolation Threshold)'dir.
Tanım: İletken dolgu maddesi miktarı (yüzdesi) belirli bir kritik değere ulaştığında, dolgu parçacıkları birbirine dokunarak matris içinde kesintisiz bir iletken ağ (perkolasyon yolu) oluşturur.
Sonuç: Bu eşik aşıldığında, malzemenin elektriksel iletkenliği hızla artar. Mikronize karbon tozları, düşük maliyetleri ve geniş yüzey alanları sayesinde bu eşiği düşük yüzdelerde bile aşmayı kolaylaştırır.
Farklı türdeki karbon dolgular, kompozitin nihai iletkenliğini ve mekanik özelliklerini etkiler. Boyutları mikrometre ölçeğinde olduğu için, bu tozların partikül analizi ve yoğunluk ölçümü hayati önem taşır.
Karbon Siyahı (Carbon Black):
Özellik: Yüksek yüzey alanı ve dallanmış küresel yapısı sayesinde, çok düşük yüklemelerde bile kolayca perkolasyon ağı kurar.
Kullanım Alanı: Lastikler, boyalar ve plastikler için statik elektrik dağıtımı (ESD) sağlayan kaplamalarda yaygındır.
Grafit Tozu:
Özellik: Yüksek kristalli yapısı sayesinde kendisi oldukça iletkendir. Genellikle pul (flake) şeklindedir.
Kullanım Alanı: Elektromanyetik girişim (EMI) kalkanlama ve ısı yönetimi uygulamalarında (yüksek termal iletkenlik sağlar).
Karbon Nanotüpler (CNT) ve Grafen (İleri Dolgular):
Özellik: Mikronize tozlara göre çok daha yüksek iletkenlik ve mukavemet sağlasalar da, maliyetleri daha yüksektir ve dağılımları daha zordur. Genellikle bu iki türün hibrit kullanımı tercih edilir.
Mikronize karbon katkılı iletken kompozitler, çeşitli sektörlerde kritik işlevler üstlenir.
Elektromanyetik Kalkanlama (EMI Shielding):
Elektronik cihazların yaydığı elektromanyetik sinyallerin (radyasyon) dışarı sızmasını veya dışarıdan gelen sinyallerin cihazı etkilemesini engeller. Kompozit gövdeler, metal kalkanlara göre daha hafif ve daha ucuz bir çözüm sunar.
Statik Elektrik Dağıtımı (ESD):
Hassas elektronik bileşenlerin veya yanıcı malzemelerin bulunduğu ortamlarda, statik yük birikimini önleyerek kıvılcım ve hasar riskini elimine eder. Kompozit zeminler ve cihaz muhafazaları bu amaçla kullanılır.
Hafif Isıtma Elemanları:
Kompozite akım uygulandığında, karbon ağı ısınır. Bu, uçak kanatlarında buzlanma önleme veya otomotivde koltuk ısıtma gibi uygulamalarda hafif ve esnek ısıtma elemanları olarak kullanılabilir.
Mikronize Karbon Tozları ile iletken kompozit üretimi, ileri malzeme biliminin temel taşlarından biridir. Düşük maliyetli yüksek iletkenlik sunan bu kompozitler, enerji verimliliğinden elektronik güvenliğe kadar birçok alanda inovasyonu desteklemektedir.
