Boyadaki baryum heksaferrit ve ultra ince bakır tozu sayesinde Gizli Teknoloji
2008'den bu yana, metalik taşıyıcılarına radar emici bir kamuflaj kaplaması veren boyalar geliştirmek amacıyla çok çeşitli katkı maddelerinin çok çeşitli kombinasyonlarla kullanıldığı yoğun araştırmalar yürütülmektedir. 2022'de, baryum heksaferrit ve ultra ince bakır tozunun birlikte kullanıldığı, radar ışınlarını üçte bir oranında emen çok ilginç bir test yayınlandı. 2023 yılında bir anda önceki yıla göre dört kat daha fazla ultra ince bakır tozu satıldı.
Teknoloji
Polimer kompozit malzemeler, düşük ağırlıkları ve işlenebilme kolaylıklarının yanı sıra olağanüstü özellik kombinasyonları nedeniyle hayatımızın her alanında kendine yer bulmuştur. Öyle ki bu malzemeler uzay yolculuğunda, havacılıkta ve hatta savunma sanayinde bile bulunabilmektedir. Bu bağlamda polimer kompozitlerin radar soğurma uygulamalarında kullanımı tartışılmıştır. Radar, nesnelerin mesafesi, yüksekliği, yönü veya hızı gibi bilgileri belirlemek için elektromanyetik dalgaları kullanan bir nesne algılama sistemidir. Bu sistem hem uçak, gemi, otomobil gibi hareketli nesneleri hem de kara gibi sabit nesneleri algılayabilmektedir. Radar kullanılarak hava oluşumlarıyla ilgili bilgiler de elde edilebiliyor. Hava ve deniz savaşlarında devrim yaratan bu teknoloji, İkinci Dünya Savaşı'ndan bu yana yaşanan en önemli teknolojik gelişmelerden biridir. Aslında RADAR terimi, 1940 yılında ABD Donanması tarafından RAdio, Detection ve Ranging kelimelerinin kısaltması olarak icat edildi. Daha sonra sadece askeri ve polis uygulamalarında değil, uçuş manevraları ve tespiti, meteorolojik veri toplanmasında da önem kazandı.
Radarın nasıl çalıştığına bakarsanız oldukça basit görünüyor: bir sinyal gönderilir, bir nesneden yansır ve yansıyan bu sinyal daha sonra bir tür alıcı tarafından alınır. Bu, sesin duvardaki yankısı ile aynı prensibe dayanmaktadır. Ancak radar sisteminde sinyal olarak ses kullanılmaz, mikrodalgalar kullanılır. Bu dalgaların yansıma ve kırılma gücü, sinyalin gönderildiği malzemenin özelliklerine ve yüzeyine bağlıdır. Radar sinyali tamamen düz bir yüzeye çarptığında sinyal tek yönde yansıtılır. Pürüzlü bir yüzeye çarptığında, birden fazla yönde yansıtılır ve orijinal sinyalin yalnızca çok küçük bir kısmı alıcıya geri gönderilir. Yansıyan sinyali azaltmanın bir başka yolu da sinyalin içinden geçtiği malzeme tarafından emilmesidir. Bildiğimiz radar emici malzemeler, gelen radar sinyallerini içeriye hapseden ve yansımasını engelleyen bir mekanizmaya sahiptir. Bu malzemelerin en eski biçimleri İkinci Dünya Savaşı sırasında Almanlar tarafından kullanılmıştır.
Radar emici kompozit kaplamaların üretiminde baryum heksaferrit ve ultra ince bakır tozu kullanıldı. Baryum hekzaferrit tozları sol-jel yöntemi kullanılarak sentezlendi ve sentez işleminde başlangıç malzemesi olarak kullanıldı. Sentez işleminin ardından baryum hekzaferrit ve ultra ince bakır tozunun bir poliüretan reçineye farklı miktarlarda eklenmesiyle (konsantrasyon bağımlılığının belirlenmesi amacıyla) karışımlar hazırlandı. Bu karışımlar cam ve metal altlıkların yüzeylerine uygulanarak 3 mm kalınlığında kaplamalar elde edildi. Daha sonra oda sıcaklığında havayla kurutuldular.
Baryum heksaferritin morfolojisine bakıldığında düzgün kenarlı, plakalı parçacıklara sahip olduğu ve ortalama parçacık boyutunun yaklaşık 5 µm olduğu görülebilir. Bakır, 7-10 μm boyut aralığında nispeten büyük parçacıklardır.
%5 baryum heksaferrit ve %10 bakır tozu içeren numunenin radar absorpsiyon değeri maksimum %11,38 absorbe ederken, daha fazla bakır içeren numunenin absorpsiyon değeri artarak %12'yi aştı. Maksimum değer teorik olarak %80 emilimin üzerinde olabilir.
Bakırın mekanizmasına gelince, bakır elektromanyetik dalgaları absorbe etmez. Bakırdaki radar soğurma mekanizması baryum heksaferrittekinden biraz farklıdır. Elektromanyetik dalga bakır yüzeye çarptığında, elektrik alanı yük taşıyıcılarını (elektronları) alternatif bir akım üretmeye yönlendirir. Elektromanyetik dalgalar bakır yüzeye çarptığında serbest elektronlar değişen elektrik ve manyetik alanla birlikte salınarak bir elektrik akımı oluşturur. Üretilen alternatif akım, iletkenin içinde ve çevresinde alternatif bir manyetik alan oluşturur. Bu durumda yük taşıyıcılarını iletken yüzeyinde kalmaya zorlayan bir elektromanyetik karşı kuvvet yaratılır. Bu, elektromanyetik dalgalarının metaldeki elektronlar tarafından emildiği veya aynı yönde geri yayıldığı anlamına gelir. Aynı zamanda elektromanyetik enerjinin bir kısmı ısı olarak kaybolur.
Bu sonuçların incelenmesi baryum ferrit ve bakır tozuyla güçlendirilmiş kaplamaların tekli katmanlara göre daha yüksek manyetik doygunluk değerlerine sahip olduğunu göstermektedir. Baryum heksaferrit ve bakır miktarı arttıkça radar soğurma değeri de artar. Dolayısıyla baryum heksaferrit ve bakırın eklenmesi, emme gücünün arttırılması açısından iyi bir sinerji ile sonuçlandı. Bu sinerji, katkı maddelerinin manyetik ve elektriksel özellikleriyle kompozite ayrı ayrı katkıda bulunmasından kaynaklanmaktadır. Böylece her bir katkı maddesinin mekanizması devreye sokulmuş ve radar soğurma performansı farklı şekillerde artırılmıştır.
Bakır tozu pazarı
Bakır tozu Rusya, Kanada ve Şili'de giderek daha fazla üretiliyor. Kanada ve Şili'de çoğunlukla biyolojik, neredeyse yuvarlak toz üretiliyor ve bu da farmasötik uygulamalarda da kullanılıyor. Rusya'da bakır tozu neredeyse yalnızca teknolojik uygulamalar için üretiliyor.
Rusya'nın 2022 yılında Ukrayna'ya karşı başlattığı (sıcak) savaşla birlikte küresel ticaretin birçok alanında pazar değişti. Batılı bankalar yalnızca ara sıra Rus mallarının satışından gelen transferleri kabul ediyor. Binlerce Rus şirketi kendilerini yeniden yapılandırdı, Rusya'daki şirketlerini söktü ve komşu ülkelerde yeniden kurdu, makinelerini basitçe taşıdı, hatta yurt dışına yeniden başladı. Sonuç olarak bugün Estonya'dan Kazakistan'a kadar Rusya sınırı boyunca bakır tozu üreticileri görüyoruz.
Ultra ince metalik toz üreticilerinin çoğu bizim müşterimiz olduğundan, ultra ince bakır tozları pazarını takip etme konusunda oldukça iyi bir konumdayız. Büyük miktarlarda satıldığını giderek daha fazla görüyoruz. 2018 yılında küresel ticaretin 20 ton civarında olacağını tahmin ediyorduk. 2023 yılında yalnızca biz 60 tondan fazla malzemenin el değiştirdiğini göreceğiz. Bu, şu anda 100 ton civarında bir yıllık ticaret hacminin varsayılabileceği anlamına geliyor.
Diğer uygulama alanlarında bakır tozuna olan ihtiyaç son beş yılda aynı oranda artmadığı için yeni bir oyuncuyu, yani askeriyeyi varsayıyoruz. Bakır tozunun iyi bilinen uygulama alanları şunlardır: elektronik, yarı iletkenler, antibakteriyel kaplamalar, 3D baskı, farmasötik ürünler, boya üreticileri. Ordu için olası uygulamalar neredeyse sınırsız olacaktır. Uydulardan asker taşıyıcılara kadar her şey modern radarlar tarafından görülemeyebilir. Bu taktiksel avantaj dünya ordusuna milyarlarca dolar değerinde olabilir. Piyasayı izlemeye ve raporlamaya devam edeceğiz.
ISE AG – Nisan 2024
