Elastomer-metal kompozitlerin hazırlanması ve iletkenlik özelliklerinin incelenmesi

Kompozitler, birden fazla ve birbiri içinde çözünmeyen malzemelerin bir araya gelmeleri ile oluşan malzemelerdir. Genellikle düşük dayanıma sahip matris ana fazı ve bu faz içine dağılmış takviye malzemesinden meydana gelmektedir. Polimerler uzun yıllar iletkenlik açısından yalıtkan malzemeler olarak kullanılmış olup çeşitli katkı maddeleri ile bu özellikleri geliştirilmektedir. Günümüzde otomotivden uzay ve havacılık sanayine, ev aletleri ve denizcilikten savunma sanayine kadar bir çok alanda kompozit malzemeler eski çağlardan beri kullanılmaktadır. Bu çalışmada, matris malzeme olarak polibütadien (PBD) kullanılmış olup, takviye mazlemesi olarak da çinko, bakır ve nikel tozları ve karbon siyahı (CB) kullanılarak, farklı oranlarda CB ve metal tozları içeren CB/PBD ve Metal Tozu/CB/PBD kompozitleri hazırlanmıştır. Hazırlanan bu kompozitlerin direnç, iletkenlik, özdirenç ve öziletkenlik özellikleri incelenmiştir. İlk olarak, hazırlanan kompozitlerin iletkenlik özelliğine zamanın etkisi olup olmadığını belirlemek amacı ile, hem basınç altında hem de basınç olmadan yapılan direnç ölçümleri incelenerek, zamanla kompozitlerin elektriksel özelliklerinde değişiklik olmadığı gözlenmiştir. Katkı maddesi cinsi ve miktarı dikkate alınarak değerlendirilmeler yapılmıştır. Yapılan ön deneme ölçümleri sonucunda %40-50 Zn tozu içeren Zn/PBD kompozitlerinde %43 Zn tozu içeren örneklere kadar iletkenlik sağlanamazken değişik oranlarda CB ilavesi ile daha düşük Zn içeriklerinde bile iletkenlik sağlanabilmiştir. Burada CB' in sinerjik etkisi ile uyumlaştırıcı görevi yaptığı söylenebilir. Ön deneme sonuçlarına burada yer verilmemiştir. Sonraki çalışmalarda, katkı maddesi olarak Zn, Cu, Ni metal tozları her biri %0-60 oranında, PBD ve CB ise her birinde aynı oranda kullanılmıştır. Zn, Ni ve Cu metal tozları ile hazırlanan örneklerle elde edilen elektriksel iletkenlik Cu>Ni>Zn olarak gözlenirken, düşük metal tozu yüklemesinde aynı miktar CB için, yüksek direnç değerleri elde edilmiştir. En etkin iletkenlik özelliklerinin elde edilmesi amacı ile yapılan karşılaştırmalarda, metal tozu dolgulu kompozitlerinin düşük miktarlarda eklenmesi halinde dahi elektriksel iletkenlik özelliği gösterdiği gözlenmiştir. En iyi sonuçlara Cu içeren kompozitlerde ulaşılmıştır. Isıl iletkenlik katsayısı ise artan dolgu maddesi konsantrosyunu ile artması beklenirken Zn katkılı kompozitte azaldığı gözlenmiştir. Cu ve Ni içeren kompozitlerde ısıl iletkenlik artarken %40 metal dolgusundan itibaren sabit eğri çizmiştir.