ElektroSeramik - Entekno Materials

Entekno Materials olarak piezoelektrik seramikler, kapasitör, termistör, transistor uygulamaları başta olmak üzere birden fazla uygulama çeşidinde yüksek performanslı bir şekilde kullanılmak üzere çevre ve insan dostu, kurşunsuz, yüksek dielektrik özelliğe sahip hammadde üretimi yapmaktayız. Dielektrik hammaddelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerinin kontrol edilmesiyle yüksek elektriksel özelliklerin elde edilmesi mümkündür. Dielektrik malzemelerde görmeye alışık olduğumuz ve oldukça da yaygın olarak kullanılan başlıca terimler şu şekildedir:

Geçirgenlik (Permitivite): Bir malzemenin polarize olabilme ve üzerinde yük depolayabilme yeteneğidir.
Dielektrik Dayanım: Herhangi bir kesintiye neden olmadan iki iletken plaka arasında korunabilen maksimum elektriksel alanı ifade eder.
Enerji Kaybı: Değişen elektriksel alan altında bir dielektrik malzemeyi ısıtmak için gereken enerjiyi tanımlar.

Dielektrik özelliğine sahip malzemeler; elektrik iletim kabloları, kapasitör uygulamaları, yarı iletken transdüser cihazları, sensör uygulamaları gibi yüksek performans ve hassaslık istenen uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar. Sıvı formda bulunan dielektrik yapılar (silikon yağı, organik ester türevleri vb.) ise genellikle yalıtkanlık özelliğin istendiği uygulamalarda tercih edilmektedir.

Tablo 1. Farklı malzemelerin dielektrik sabiti değerleri

Bazı malzemelerim dielektrik sabitleri tablo 1’de verilmiştir.

Malzeme	Dielektrik Sabiti
Hava	1
Silika	4
Alümina	10
Tantalum Pentaoksit	27
Niyobiyum Pentaoksit	42
Stronsiyum Titanat	300
Baryum Titanat	2000-10000

Kapasitörler, iki dielektrik malzeme ile birbirinden ayrılmış iki iletken plakaya sahip elektriksel ekipmanlardır. Kapasitörler frekansları filtrelemek veya enerji depolamak için kullanılırlar. Özellikle son yıllarda gelişen hibrit ve elektrikli araç teknolojisi sayesinde bu türden araçların performansını ve menzilini uzatmak amacıyla süper kapasitör denilen yapılar geliştirilmiştir.

Genel olarak üç tip kapasitör yapısı bulunmaktadır ve bu tipler içerisinde en temel olanı kuru ayırıcı katmanlı elektrostatik kapasitör sistemleridir. Bu klasik kapasitör sistemi, çok düşük kapasitans (bir bileşenin ya da devrenin elektrik yükü biçiminde enerji toplama ve depolama yeteneği) değerine sahiptir ve esas olarak radyo frekanslarını ayarlamak ve filtrelemek için kullanılır. Kapasitans değeri birkaç piko-farad (pF) ile düşük mikro-farad (μF) arasında değişir.

Elektrolit tipi Kapasitörler, kuru elektrostatik tipi kapasitörlerden daha yüksek bir kapasitans değerinin elde edilmesini sağlar. Bir elektrolitik kapasitör, anot veya pozitif plakası, anodizasyon yoluyla yalıtkan bir oksit tabakası oluşturan bir metalden yapılmış polarize bir kapasitördür. Bu oksit tabakası, kapasitörün dielektrik görevini görür. Sahip oldukları yüksek kapasitans değerleri sayesinde elektrolitik kapasitörler, özellikle düşük frekanslı sinyalleri geçmek veya atlamak ve büyük miktarda enerji depolamak için önemli avantaj sağlarlar. Güç kaynaklarında ve değişken frekanslı sürücüler için DC bağlantı devrelerinde, amplifikatör aşamaları arasında sinyalleri birleştirmek ve bir flaş lambasında olduğu gibi enerji depolamak için ayırma veya gürültü filtreleme için yaygın olarak kullanılırlar. Bir aküye benzer şekilde, elektrostatik kapasitenin gözlemlenmesi gereken pozitif ve negatif değerleri vardır.

Üçüncü tip ise elektrolitik kapasitörden binlerce kat daha yüksek kapasitans değerine sahip olan süper kapasitörlerdir. Süper kapasitör, yüksek akım ve kısa sürede sık şarj ve deşarj döngülerinden geçen enerji depolaması için kullanılır.

BaTiO3 nano partikülleri; yüksek geçirgenliğe, yüksek dielektrik mukavemetine sahip seramik/polimer nano kompozit süper kapasitör sistemleri geliştirmek için kullanılabilmektedir. Yüzey modifikasyonu nano boyuta sahip bu tip partikülleri polimer reçetesinde etkili bir şekilde dağıtmak için oldukça kritik bir süreçtir. Islanma, temas açısı, sürtünme, kapsülasyon ve pasivasyon özelliklerini kontrol etmek için çeşitli katkı maddeleri kullanılmaktadır. Süper kapasitör sistemleri, lityum iyon ve kurşun asit pil teknolojilerine en iyi ve performanslı alternatif sistemlerdir. Süper kapasitörler, lityum iyon pillere göre kilogram başına enerji depolama kapasitesi kısa sürede şarj olmak gibi avantajları sayesinde oldukça fazla kullanım alanı potansiyeline sahiptir.

Elektronik tasarım mühendisleri için, diğer önemli süper kapasitör özellikleri arasında, şarj döngüsü sayısından bağımsız olarak yüksek güç yoğunlukları ve çok uzun kullanım ömürleri bulunur. Bu, sıradan pil ve batarya teknolojilerine göre oldukça göre belirgin bir avantaj olarak öne çıkmalarına olanak sağlar.

Bu özellikler, başta akıllı telefonlar gibi çok çeşitli enerji gereksinimleriyle karakterize edilen birçok yeni uygulama alanını da beraberinde getirmektedir. Süper kapasitörler pil ömrünü uzatmak için kullanılabilirler. Süper kapasitörler ayrıca birçok uygulamada hem geleneksel kapasitörlerin hem de pil ve bataryaların yerini almaktadır (http://www.mouser.com.tr/applications/new-supercapacitor-applications/). Paumanok Publications Inc. tarafından yapılan pazar araştırmasına göre trenler, uçaklar ve otomobiller (ve kamyonlar) bugün dünya çapındaki 400 milyon dolarlık süper kapasitör pazarının yaklaşık yüzde 40'ını oluşturmaktadır.

Tipik tasarım uzmanları ve mühendisleri için süper kapasitörler tüketici elektroniği, bilgisayar ve iletişim uygulamaları başta olmak üzere birçok uygulamada etkin bir şekilde kullanılma olanağı sağlamaktadır. Bellek koruma sistemleri de yine en çok tercih edildikleri alanlardan biridir. Dahili yedek güç ünitelerinin tasarlanmasında da yine süper kapasitör sistemlerinde faydalanılabilmektedir.