haber odtüBu Hafta’nin aylik ekidir Temmuz 2007 Sayi:16

ELEKTROMANYETİK MALZEMELERve İLERİ TEKNOLOJİK UYGULAMALARIY. Doç. Dr. Arcan F. DericioğluMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

Elektromanyetik radyasyon, boş-lukta ya da maddesel ortamda elektrik ve manyetik bileşenleri ile kendiliğinden yayılan dalgaların genel adıdır. Değişen frekanslara sahip dalgaların oluşturduğu elekt-romanyetik spektrum en yüksek enerjili Gama ve X-ışınlarından başlayarak mor ötesi, görünür ışık, kızılötesi ve mikrodalgalar ile TV ve radyo dalgalarını içerir. Birçok doğal ve insan yapımı kaynak ta-rafından yayılmakta olan tüm bu elektromanyetik dalgalar, her an çevremizde bulunmakta ve haya-tımızda önemli bir rol oynamak-tadır. Gelişen telekomünikasyon teknolojileri ile radyo frekanslarının kullanımı her geçen gün artmakta, bununla beraber daha düşük fre-kanslara sahip mikrodalgalar ra-darlar, hatsız (wireless) bilgi trans-feri, tıbbi tanı koyma ve araştırma sistemlerini de içeren askeri ve sivil uygulamalarda geniş kullanım alanları bulmaktadır.

Elektromanyetik spektrumun 300 MHz ile 300 GHz frekans aralı-ğında, dalga boyları 1 mm ile 1 m arasında değişen mikrodalga-ların madde ile etkileşimi malzeme bilimi açısından oldukça ilginç sonuçlar doğurmaktadır. Söz ge-limi, mikrodalga varlığının ya da

yayınımının istenmediği ortamlarda mikrodalga soğurucu malzemelere ihtiyaç duyulabildiği gibi, kontrollü olarak yaratılan mikrodalgaların malzeme üretim süreçlerinde kulla-nılabilmeleri mümkün olmaktadır.

Bu bağlamda, mikrodalga yayını-mını engelleme amacına yönelik “Radar Soğurucu Malzemeler” (Stealth) ile “Elektromanyetik Pa-razit Kalkanları” (EMI Shielding Materials) geliştirmek için araştır-malar yapılırken, mikrodalgaların malzeme üretiminde enerji kaynağı olarak kullanıldığı “Mikrodalga Sinterleme (Pişirme)” yöntemi üze-rine çalışmalar sürmektedir.Hızla gelişen iletişim teknolojile-rinde mikrodalgaların kullanımı her geçen gün yaygınlaşmakta ve farklı kaynaklardan yayılan dal-gaların birbirleriyle ya da çevreyle etkileşimleri giderek büyüyen bir sorun haline gelmektedir. Geniş frekans aralıkları gerektiren çeşitli uygulamaların yüksek performans, çalışma güvenliği ve kararlılık ge-reksinimleri elektromanyetik dalga soğurucu malzemelerin geliştiril-mesini zorunlu kılmaktadır. Elekt-romanyetik dalga soğurucu malze-melerin temel görevi elektroman-yetik enerjiyi belli bir alanda belli değerle sınırlamak ya da yayılma-sını engellemektir. Bir malzemenin elektromanyetik dalga soğurucu olarak kullanılabilmesi için elektro-manyetik enerjiyi sönümlemesi ya

da dağıtması gerekir. Bu da mal-zeme içerisindeki yüklü parçacıkla-rın transferiyle oluşan ohmik kayıp, moleküler polarizasyon kaybı veya manyetik kutuplaşma kaybıyla olur. Kullanım alanları dikkate alındığın-da elektromanyetik dalga soğuru-cu malzemeler; radar absorblayıcı malzemeler (RAM), elektromanye-tik eko kalkanları, parazit giderici malzemeler ve yüksek frekanslı iletişim hatlarında kullanılan mal-zemeler olarak sınıflandırılabilirler.

Son yıllarda, elektromanyetik dalgaların varlığına karşı malze-meler geliştirmenin yanında, bu enerji kaynağını malzeme üretim teknolojilerine entegre etme ça-baları giderek yoğunlaşmaktadır. Günümüzde, seramik malzemeler ve hatta toz metalurji parçalarının üretiminde sağladığı avantajlar ne-deni ile elektromanyetik dalgaların kullanıldığı mikrodalga sinterleme (pişirme) yöntemine duyulan ilgi gittikçe artmaktadır. Mikrodalga sinterleme yönteminin konvansi-yonel sinterleme yönteminden en büyük farklılığı ısıtma prensibidir. Konvansiyonel sinterlemede ısı transferi konveksiyon ve radyasyon ile sağlanırken, mikrodalga sinter-leme yönteminde ısı mikrodalga ile sinterlenecek malzemenin etkileşi-me girmesi ile ortaya çıkmakta, bu nedenle de hacimsel ve homojen ısınmaya neden olmaktadır. Mik-rodalga ile malzemenin etkileşimi

iyonik parçaların göçü ve/veya dipolar parçaların rotasyonu ile moleküler harekete sebep olur. Mutfaklarda kullanılan mikrodal-ga fırınlarda da benzer bir şekilde gıdalarda bulunan su molekülle-rinin elektromanyetik dalgalar ile rotasyonuyla ısıtma sağlanmakta-dır. Sonuç olarak, mikrodalga ile sinterlemede ısı dış kaynaklardan sağlanmak yerine sinterlenen malzemenin içerisinde üretilir ve bu sebeple ters bir ısınma profili gösterir. Enerji transferi prensibiy-le ısıtma sağlayan konvansiyonel yöntemlerin aksine, enerji korunu-mu sebebiyle mikrodalga sinterle-mede ısıtma çok hızlı gerçekleşir. Mikrodalga sinterleme yönteminde elektromanyetik enerjinin tamamı-na yakını ısıya dönüşürken kon-

vansiyonel yöntemlerde önemli ısı kayıpları söz konusudur.

Metalurji ve Malzeme Mühendis-liği bünyesindeki Elektromanyetik Malzemeler Laboratuvarı’nda yü-rütülmekte olan çalışmalar elektro-manyetik dalgalar ile malzemelerin etkileşimine yoğunlaşmakta ve bu etkileşimin sonuçlarını değişik mühendislik uygulamalarında kullanmayı amaçlamaktadır. Bu kapsamda, seramik dokuma ve/veya parçacık takviyeli kompozitler ile bunlara uygulanabilecek yüzey modifikasyonları incelenerek Ra-dar Soğurucu Malzemeler (Stealth) ile Elektromanyetik Parazit Kalkan-ları geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bu çalışmalara paralel olarak, laboratuarımızda oksit ve nitrür

bazlı seramiklerin mikrodalga sin-terleme yöntemi kullanılarak üretil-mesine çalışılmaktadır. Bu yöntem ile fiziksel ve mekanik özellikleri konvansiyonel metotlarla üretilmiş seramiklere kıyasla üstün malze-meler üretilmesi amaçlanmaktadır.

Üretilecek seramiklerin perfor-mansları saydam zırhlar ya da küçük turbojet motoru türbin parçaları gibi çok zorlu operas-yon şartları içeren uygulamalarda belirlenecektir. Kapsamı itibarıyla disiplinler arası bir yapı gösteren araştırmalarımız üniversitemizin Elektrik ve Elektronik Mühendisliği ile Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümleri’yle işbirliği yapılarak yü-rütülmektedir.

Araş. Gör. Gökhan Kıdıl, Proje Asist. Burcu Kayıplar, Y. Doç. Dr. Arcan F. Dericioğlu, Araş. Gör. Selen N. Gürbüz, Araş. Gör. Elvan Tan

2

ODTÜ İnşaat Mühendisliği Bölü-mü Deniz Mühendisliği Araştırma Merkezi Başkanı Doç. Dr. Ahmet Cevdet Yalçıner’in, bünyesindeki en önemli iş paketlerinden biri olan “Sayısal Modellerin Gelişti-rilmesi ve Uygulanması İş Paketi” yönetimini üstlendiği, Avrupa Kıyı-ları için Tsunami risklerini belirle-yip tehlikeyi azaltmayı amaçlayan “Avrupa Kıyıları İçin Tsunami Risk Belirleme Stratejiler Geliştirme Projesi (TRANSFER)” adını taşıyan

AB Projesi kapsamında bir çalıştay gerçekleştirildi. 12 – 14 Haziran 2007 tarihleri arasında, Fethiye’de düzenlenen çalıştayda; proje ekibi-nin şu ana kadar yaptığı çalışmalar anlatıldı ve tartışıldı.

Hint Okyanusu’nda 2004 yılında meydana gelen ve binlerce kişinin ölümüne neden olan tsunamiden sonra; Avrupa Birliği olası tsuna-mi tehlikesine karşı çalışmalara başladı. Bu çalışmalar kapsamın-

da; Avrupa Birliği’nin desteğiyle TRANSFER (Tsunami Risk and Stra-tegies for European Region) projesi oluşturuldu. TRANSFER Projesi’nin başta İtalya (Koordinatör), Türkiye, İspanya önemli katkılarıyla 30 ül-kenin katılımıyla sürdürülüyor.

TRANSFER Projesi, Avrupa’nın Ku-zey Atlantik ile Akdeniz Kıyıları için olası tsunami tehlikesin düzeyini saptamak ve bunların neden ola-bileceği riskleri belirleyip tehlikenin azaltılmasını amaçlıyor.Yalçıner, geçmişte Avrupa geniş kapsamlı tsunamilere maruz kalmış olduğuna dikkat çekerek, “Benzeri ve belki de daha geniş kapsamlı ve etkilisine, günümüzde yoğun kulla-nım altında olan Avrupa Kıyıları’nın tekrar maruz kalması söz konusu olabilir” uyarısında bulundu. Yal-çıner, Avrupa Birliği içinde tsunami riskine karşı sistematik bir koruma ve sakınma geliştirilmiş olmadığını belirterek, TRANSFER Projesi’nin bu amaçları hedefleyen, Avrupa Birliği içinde geniş katılımlı, sağ-lam ekiplerle donanmış ilk proje olduğunu söyledi.

Avrupa Akdeniz Ülkeleri’nde erken tsunami uyarı sistemi olmaması sebebiyle, TRANSFER projesi çer-çevesinde, Avrupa Akdeniz Bölge-si’ndeki tsunami erken uyarı sistemi (TEWS) ihtiyacının üzerinde durula-cak ve bu konu için hazırlık amaçlı uygulamalar geliştirilecek.

Proje kapsamında bugüne kadarki çalışmalarla tarihsel veriler değer-lendirilerek hazırlanmış olan Avru-pa Tsunami Katalogu geliştirilecek, güncelleştirilecek. Ayrıca, mevcut sismik veriler kullanılarak, Avru-pa’nın öncelikle Akdeniz Bölge-

AB ÜLKELERİ İÇİN TSUNAMİRİSK BELİRLEME PROJESİ

soldan sağa: Doç. Dr. Ahmet Cevdet Yalçıner ( TRANSFER Projesi İş Paketi 5 - Sayısal Modellerin Geliştirilmesi ve Uygulanması - Yürütücüsü), Prof. Dr. Nubuo Shuto ( Dünyaca ünlü tsunami modelleme uzmanı), Dr. Costas Synolakis ( TRANSFER Projesi İş Paketi 7 - Tsunami Riskine İlişkin Araçlar: İstila Haritaları, Risk Tanımlama ve Sakınma Stratejileri - Yürütücüsü), Prof. Dr. Stefano Tinti ( TRANSFER Projesi Koordinatörü)

3

si’nin genelinde, sismik olmayan tsunami oluşma mekanizmaları tahmin edilecek.

Tsunami oluşturabilecek bölge-lerin doğru tahmin edilmesi ve zamanında saptanması için, su düzeyi ile yer hareketleri verileri ve gözlemlerinde yararlanılarak, ger-çek zamanlı, birbiri ile etkileşimli algoritmalar geliştirilerek, Tsunami Erken Uyarı Sistemi kurulması ko-nusunda araçları geliştirilecek. Proje çalışmalarının sonuçları doğrudan kıyılardaki yerleşimlerin ve yerel yönetimlerinin kullana-bileceği yayınlara dönüştürmeyi hedefliyor. Bu nedenle, Avrupa Kıyılarında İstanbul, Fethiye, Ro-dos, Sicilya adası, Balear adaları ve Cadiz şehirlerini içeren 7 ayrı bölge seçildi.

Sekiz Avrupa ülkesinden uzmanlar ile Rusya, ABD ve Japonya’dan dünya çapında tanınmış bilim insanlarının katılımıyla; 12– 14 Haziran 2007 tarihleri arasında,

Fethiye’de düzenlenen çalıştayda ise Yalçıner ve diğer proje ortakla-rı; projenin ilk 6 aylık çalışmalarını değerlendirmek amacıyla, model-leme, baskın haritaları ve uygulama bölgeleri konularını kapsayan bil-giler verdiler. Çalıştayda, katılımcı ülkeler kendi geliştirdikleri Tsunami modelleri hakkındaki bilgileri diğer ülkelerle paylaştılar. Proje koordi-natörü İtalya Bologna Üniversite-si’nden Stefano Tinti, projenin 7 test olduğunu anımsatarak, ortak doğal afete maruz olan Fethiye ve Rodos’un beraber çalışmasının önemine işaret etti. Doğal afetlerin sınır tanımadığını kaydeden Tinti, Fethiye ve Rodos’un sınır arasında yer aldığını, bu ortak çalışmanın iki ülke ilişkilerine de yansıyacağını kaydetti.

Çalıştay; modelleme çalışmalarının olası tsunami risk ve etkilerinden korunmak için çok önemli olduğu fakat tek başına yeterli olmadığı, proje sonuçlarının son kullanıcıya kadar ulaşarak yerel yönetimlerin uygulamaya koymasını sağlamak

gerektiği; ayrıca erken uyarı sistemi konusunda da çalışmalar yapılma-sının şart olduğu yönündeki ortak görüşlerle sona erdi.

haberodtüBu Hafta’nın ekidir.

Orta Doğu Teknik ÜniversitesiAdına Sahibi

Rektör Prof.Dr. Ural Akbulut

Yayın KuruluProf. Dr. Bilgehan Ögel (Sorumlu Müdür)

Serpil SavaşAylin Turgut

Emre Çalışkan

Grafi kTasarım / Uygulamaİdil Ayçe Aba

Web Sayfasıhttp://www.basin.metu.edu.tr/haberodtu.php

Fisun Güven

İletişim:Tel: 210 35 34 / 210 38 01

e-mail: savass@metu.edu.tr

TRANSFER Projesi Fethiye Çalıştayı Ekibi

4