Dünyanın en iyi malzemesine sahip olabilirsiniz; elinizde Grafen, Borofen veya MXene gibi mucizevi nano tozlar bulunabilir. Ancak bu tozları bir boya veya reçine içine attığınızda "topaklanmış un" gibi bir görüntüyle karşılaşıyorsanız, o malzemenin hiçbir değeri kalmaz.
Nanoteknolojideki en büyük mühendislik zorluğu, malzemeyi üretmek değil, onu "dağıtmaktır". Bir kaplamanın radar soğurucu, iletken veya süper güçlü olmasını sağlayan sihir, nano parçacıkların sıvı içinde birbirine değmeden, asker gibi nizamlı durmasında, yani "Sıvı Faz Dağılımı" kalitesinde saklıdır.
Nano boyuttaki parçacıklar, yüzey enerjileri çok yüksek olduğu için birbirlerini mıknatıs gibi çekerler (Van der Waals kuvvetleri). Eğer bu çekimi kırmazsanız, mikron boyutunda topaklar (aglomeratlar) oluşur.
Neden Kötüdür?
Stealth Kaybı: Radar emici bir kaplamada topaklanma olursa, yüzeyde "boşluklar" kalır. Radar dalgaları bu boşluklardan sızarak uçağı görünür kılar.
Mekanik Zayıflık: Yapısal bir parçada topaklanmış bölge, bir "stres noktası" oluşturur ve parça oradan kırılır.
Bu işlem, nano tozların bir sıvı (su, etanol, epoksi vb.) içinde tek tek ayrılması ve tekrar birleşmemesi için stabilize edilmesi sürecidir.
Bu süreç üç aşamadan oluşur:
Islatma: Sıvının tozun yüzeyini kaplaması.
Ayırma: Ultrasonik ses dalgaları veya yüksek hızlı karıştırıcılarla topakların parçalanması.
Stabilizasyon: Parçacıkların tekrar yapışmaması için kimyasal (yüzey aktif maddeler) veya elektriksel (Zeta potansiyeli) bariyerler kurulması.
İyi disperse edilmiş (dağıtılmış) bir sıvı, bir yüzeye uygulandığında "Homojen" (Tekdüze) bir film oluşturur. Bu, teknolojinin kalbidir.
Bir İHA'nın kanadını Karbon Nanotüp (CNT) dispersiyonu ile kapladığınızı düşünün.
Kötü Dağılım: Nanotüpler yer yer öbeklenmiştir. Radar dalgası, öbeklerin olmadığı yerden geçer ve metal gövdeden yansır.
İyi Dağılım: Nanotüpler yüzeye bir ağ gibi eşit yayılmıştır. Radar dalgası yüzeyin neresine çarparsa çarpsın, aynı iletken ağ ile karşılaşır ve emilir. İHA her açıdan "simsiyah" görünür.
Gümüş nano tozları kullanılarak basılan bir elektronik devre düşünün. Eğer gümüş tozları sıvı içinde iyi dağılmamışsa, basılan hattın bazı yerlerinde kopukluklar olur. Akım geçmez. Homojen bir dağılım, hattın her noktasında aynı iletkenliği garanti eder.
Bir boyayı ürettiniz, ancak 3 gün sonra nano tozlar dibe çöktü (Sedimantasyon). Bu, endüstriyel olarak kabul edilemez. Başarılı bir sıvı faz dağılımı, "Stabilite" demektir.
Zeta Potansiyeli: Parçacıkların yüzeyine elektrik yükü yüklenir. Eksi yüklü iki parçacık birbirini iter. Bu itme kuvveti, yerçekiminden güçlüyse, tozlar asla dibe çökmez. Yıllarca rafta bekleyen bir stealth boya, kapağı açıldığında ilk günkü performansını verir.
İyi bir dağılım, daha az malzeme ile daha çok iş yapmayı sağlar.
Verimlilik: Eğer tozlarınız topaklanmışsa, istediğiniz iletkenliği yakalamak için boyaya %10 oranında grafen katmanız gerekebilir. Ancak "mükemmel" bir dağılım sağlarsanız, %1 oranında grafen ile aynı iletkenliği yakalayabilirsiniz. Bu, maliyeti 10 kat düşürür ve uçağı hafifletir.
Nano tozları üretmek işin sadece %50'sidir. Kalan %50, bu tozları doğru kimyasallar ve doğru fiziksel kuvvetlerle sıvı içinde "dans ettirmektir". Sıvı Faz Dağılımı teknolojisine hakim olmak, Nanokar gibi ileri malzeme üreticileri için sadece boya satmak değil, "performans garantisi" satmak demektir. Savunma sanayimizdeki İHA'ların, tankların ve gemilerin üzerindeki o incecik zırhın gücü, işte bu dağılımın kalitesinden gelir.
