Bu tədqiqat, natrium liqnosulfonattan üretilen məsaməli karbon aerogellərin elektromaqnit dalğa udulması performansını geliştirmek amacıyla ikiqat çarpaz bağlanmalı bir hidrogel sistemi tasarlamıştır. Sistemin birinci ağı, dəmir iyonları ile tannik turşu ve lignin üzerindeki fenolik qruplar arasında oluşan metal-fenolik koordinasyon yapısından; ikinci ağı ise akrilik asidin radikal polimerləşməundan oluşmaktadır. Hazırlanan hidrogellər ön dondurma, donduraraq qurutma ve 800 °C’de iki saat karbonlaşdırma işlemlerinden geçirilmiştir.

Sodyum lignosülfonat ile tannik turşu arasındaki kütle oranı 1:1, 10:1, 20:1 ve 50:1 olarak değiştirilmiş; elde edilen karbon aerogellər LSCA-1, LSCA-2, LSCA-3 ve LSCA-4 olarak adlandırılmıştır. En dengeli mikro, mezo ve makroməsamə yapısı 20:1 oranındaki LSCA-3 numunesinde gözlenmiştir. Bu numunenin ümumi məsamə həcmi 0,9866 cm³/g, mezoməsamə hacmi 0,245 cm³/g ve xüsusi səth sahəsi 1885,580 m²/g olarak bildirilmişdir. En yüksək xüsusi səth sahəsi ise 1986,603 m²/g ile LSCA-2’de ölçülmüştür.

Elektromanyetik ölçməlerde LSCA-3, 3,5 mm eşleşme kalınlığında ve 8 GHz tezlikta −43,469 dB minimum əksolunma itkisina ulaşmıştır. Etkili soğurma zolaq genişliyi 5,48 GHz olarak məlumatlmiştir. Tədqiqatçılar bu sonucu; məsamələr içinde uzayan çoxsaylı əksolunma və səpilmə yolları, karbon iskeletteki keçiricilik itkisi, kusur ve fonksiyonel gruplardan doğan dipol qütbləşməsi, karbon-hava ara yüzeylerindeki Maxwell-Wagner kutuplanması, dəmir komponentlərinin sağladığı sınırlı maqnit itkisi ve uygun impedans uyğunluğunun ortak etkisiyle izahktadır.

Tədqiqat, liqnin əsaslı karbon aerogellərin hafif ve geniş bantlı elektromaqnit dalğa soğurucular için aday olabileceğini göstərir. Bununla birlikte numunenin parafin içindeki dolgu oranı açıklanmamış, tekrarlı ölçməler ve hata değerleri məlumatlmemiş, mekanik dayanım ile çevresel sabitlık incelenmemiş ve gerçek bir elektronik cihaz ya da kaplama üzerinde doğrulama yapılmamıştır. “Çevre dostu” ve “aşağı maliyetli” olduğu yönündeki ifadeler de yaşam döngüsü veya maliyet analiziyle desteklenmemiştir.

Türkiyə baxımından değerlendirme: Türkiyə’nin kâğıt, selüloz, ahşap işleme ve biyokütle sektörlerinden elde edilebilecek lignin yan ürünlerinin elektromanyetik koruma malzemelerine dönüştürülmesi; elektronik, telekomünikasyon, savunma, aviasiya, otomotiv ve teknik tekstil alanlarında yüksək katma değerli bir araştırma yönü oluşturabilir. Yaklaşımın Türkiyədə uygulanabilmesi için yerel lignin kaynaklarının kimyasal bileşimi belirlenmeli; hidrogel formülasyonu, karbonlaşdırma atmosferi, dolgu oranı, mekanik dayanım, rütubət-temperatur dayanıklılığı, yanğın davranışı ve gerçek kompozit veya tekstil yüzeylerindeki performans doğrulanmalıdır. Bu tədqiqatdan malzemenin birbaşa 5G cihazlarında, radar sistemlerinde, askerî platformlarda veya insan sağlığını koruyan ürünlerde kullanılmaya hazır olduğu sonucu çıkarılamaz.

Tədqiqatın ele aldığı problem nedir?

Elektronik cihazların, kablosuz haberleşme altyapısının, 5G sistemlerinin ve nesnelerin interneti tətbiqlərının yaygınlaşması; çevredeki elektromaqnit dalğa yoğunluğunu ve elektronik sistemler arasındaki girişim riskini artırmaktadır. Bu durum hassas cihazların tədqiqatsını etkileyebilen ve elektromanyetik uyumluluk sorunlarına yol açabilen bir mühendislik problemi oluşturmaktadır.

Elektromanyetik dalga soğurucu bir malzemeden genel olarak şu özellikler beklenmektedir:

• Düşük yoğunluk ve aşağı toplam ağırlık,
• Gelen dalgaların yüzeyden geri yansıtılmadan malzeme içine girebilmesi,
• Elektromanyetik enerjinin malzeme içinde fərqli kayıp mekanizmalarıyla tüketilmesi,
• Geniş bir tezlik aralığında soğurma,
• Düşük kalınlıkta yeterli performans,
• Ucuz ve sürdürülebilir hammaddelerle üretilebilme.

Karbon aerojeller aşağı yoğunluk, yüksək məsaməlilik ve geniş xüsusi səth sahəsina sahiptir. Ancak saf karbon yapılar aşırı elektriksel iletkenlik gösterebilir. Bu durumda hava ile malzeme arasındaki empedans farkı büyüyerek elektromaqnit dalğaların örütubətli bir bölümü yüzeyden geri yansıyabilir. Saf karbonun temel kayıp mekanizması dielektrik itkitır; manyetik kaybın bulunmaması geniş bantlı soğurmayı sınırlandırabilir.

Lignin neden seçilmiştir?

Lignin, bitkilerin hüceyrə duvarındaki aromatik yapılı doğal polimerlerden biridir ve selüloz-kâğıt üretimi gibi süreçlerde büyük miktarda yan ürün olarak ortaya çıkabilir. Aromatik karbon yapısı sayesinde karbonlaştırılarak məsaməli karbon malzemelere dönüştürülebilir.

Tədqiqatda natrium liqnosulfonat istifadə edilmişdir. Tədqiqatçılar bu hammaddenin:

• Yenilenebilir biyokütle kökenli olması,
• Fenolik ve diğer işlevsel gruplar taşıması,
• Metal iyonlarıyla koordinasyon yapabilmesi,
• Karbon aerojel öncülü olarak kullanılabilmesi,
• Geleneksel yüksək maliyetli karbon öncüllerine alternatif oluşturabilmesi

nedeniyle tercih edildiğini belirtmektedir.

Çift çarpaz bağlanma mekanizması nedir?

Sayfa 5’teki Şekil 2, hidrogel yapısında iki fərqli ağın eyni anda oluşturulduğunu göstərir.

Metal-fenolik ağ

Fe³⁺ iyonları, tannik asidin fenolik qrupları ve lignin üzerindeki uygun işlevsel gruplarla koordinasyon bağları kurmaktadır. Böylece Fe³⁺-TA ve Fe³⁺-lignin bağlantılarından oluşan fiziksel-kimyasal bir ağ meydana gelmektedir.

Radikal polimerizasyon ağı

Akrilik asit, persülfat başlatıcısı yardımıyla polimerleşerek poliakril turşusu zincirleri oluşturmakta; lignin yapısına bağlanma veya zincirler arası dolaşma yoluyla ikinci bir ağ meydana getirmektedir.

Bu iki ağın birbirinin içine geçmesi, hidrogelin dondurularak kurutulmasından sonra üç boyutlu məsaməli bir iskelet bırakmaktadır. Tədqiqatçılar, natrium liqnosulfonat/tannik turşu oranı değiştirilerek metal-fenolik ağın yoğunluğunun ve dolayısıyla nihai karbon aerogelin məsamə yapısının ayarlanabileceğini ileri sürmektedir.

Malzemeler

• Sodyum lignosülfonat,
• Tannik asit,
• Akrilik asit,
• Ferrik klorür hekzahidrat, FeCl₃·6H₂O,
• Persülfat esaslı radikal başlatıcı,
• pH ayarı için 1 mol/L sodyum hidroksit çözeltisi.

Kaynak içinde başlatıcının adı ve kısaltması tutarlı değildir. Malzemeler bölümünde “ammonium persulphate (KPS)” yazılmış, ortogonal tasarımda ve mekanizma şemasında ise “APS” istifadə edilmişdir. KPS ve APS eyni kısaltma değildir; tədqiqatda gerçekte hangi persülfat tuzunun kullanıldığı kesin biçimde açıklığa kavuşturulmamıştır.

Hazırlama işlemi

1. Sodyum lignosülfonat ve tannik turşu içeren çözelti hazırlanmıştır.
2. pH, 1 mol/L NaOH kullanılarak 8–10 aralığına ayarlanmıştır.
3. Karışıma 0,09 g ferrik xlorid hekzahidrat, 0,2 g persülfat başlatıcısı ve 2 mL akril turşusu eklenmiştir.
4. Karışım jel oluşuncaya kadar karıştırılmıştır.
5. Hidrojel −20 °C’de 24 saat ön dondurmaya alınmıştır.
6. Donmuş hidrogel 48 saat dondurarak kurutulmuştur.
7. Elde edilen aerojel tüp fırında 800 °C’de iki saat karbonlaştırılmıştır.

Tədqiqatda karbonlaşdırma sırasında kullanılan atmosfer, inert qaz türü ve debisi, ısıtma hızı, soğutma hızı, başlangıç çözelti hacmi, sabit tutulan tannik turşu miktarı ve her bir oran için kullanılan gerçek natrium liqnosulfonat kütlesi məlumatlmemiştir. Bu eksiklikler üretimin bağımsız olarak tekrarlanmasını sınırlandırmaktadır.

Ortogonal deney tasarımı neden istifadə edilmişdir?

Hidrojel sisteminde birden fazla komponentin bulunması nedeniyle dört faktörlü ve üç seviyeli bir ortoqonal təcrübə tasarımı uygulanmıştır. Değerlendirme ölçütü minimum əksolunma itkisi, RL_min, olarak seçilmiştir.

Tabloda “Fe³⁺ miktarı” yazılmakla birlikte məlumatlen kütlelerin elementel Fe³⁺ miktarına mı yoksa FeCl₃·6H₂O kütlesine mi karşılık geldiği açıklanmamıştır.

Dokuz ortoqonal təcrübəin sonuçları

Aralık analizine göre faktörlerin etki sırası şu şekilde məlumatlmiştir:

\[ A\,(16{,}44) > B\,(16{,}27) > C\,(13{,}61) > D\,(6{,}77) \]

Bu sonuç, NaLS:TA oranının incelenen faktörler içinde en yüksək değişime karşılık geldiğini göstərir. Ancak A ve B faktörlerinin aralıkları birbirine çok yakındır. Tədqiqat Fe miktarının hem məsamə yapısını hem manyetik özellikleri değiştirebileceğini belirterek bu faktörü ayrı bir gelecek araştırmasına bırakmış, sonraki deneylerde yalnız NaLS:TA oranını sistematik olarak değiştirmiştir.

Örütubətli bir yorum sınırı vardır: Dokuz deney içindeki en güclü əksolunma itkisi −52,61 dB’dir. Sonraki kontrollü oran serisinde “en iyi” olarak tanımlanan LSCA-3 ise −43,469 dB vermiştir. Dolayısıyla LSCA-3, bütün tədqiqatdaki mutlak en negatif RL değeri değildir; yalnız diğer komponentlərin sabit tutulduğu dört oranlı seri içindeki en dengeli ve en geniş bantlı numunedir. Tədqiqat bu kapsam farkını yeterince açık ifade etmemektedir.

Dört kontrollü numune

SEM görüntüleri ne göstərir?

Sayfa 11’deki Şekil 3, dört numunenin 1 µm ve 500 nm ölçeklerindeki yüzeylerini müqayisə edir.

LSCA-1

Üst üste binmiş, pul benzeri yapılar ve seyrek, düzensiz məsamələr görülmektedir. Bazı küçük məsamələrin daha büyük boşluklarla birleşerek mikro ve mezoməsamə hacmini azalttığı yorumlanmıştır.

LSCA-2

Daha düzgün yüzeyli, eliptik ve uzamış düzensiz məsamələr görülmektedir. Mikro məsamə miktarı ve xüsusi səth sahəsi yüksək olmakla birlikte mezoməsamə hacmi diğer örneklere göre aşağı kalmıştır.

LSCA-3

Yoğun ve bal peteğine benzeyen bir yapı sergilemiştir. Büyük məsamələrin iç duvarlarında daha küçük məsamələrin bulunması “məsamə içinde məsamə” biçiminde tanımlanan makro-mezo-mikro hiyerarşisini yaratmışdır.

LSCA-4

Yüzey daha yoğun ve düzgün hâle gelmiş, belirgin büyük məsamələrin sayısı azalmışdır. Tədqiqatçılar bunu fazla natrium liqnosulfonatın aglomerasyonu ve karbon duvarlarının kalınlaşmasıyla ilişkilendirmiştir.

Genel eğilim, natrium liqnosulfonat oranı arttıkça məsamə miktarının önce artması, 20:1 oranından sonra ise azalmasıdır.

Özgül yüzey alanı ve məsamə hacimleri

LSCA-2 en yüksək xüsusi səth sahəsina ve mikroməsamə hacmine sahiptir. LSCA-3 ise en yüksək mezoməsamə hacmi ve ümumi məsamə həcmini göstərir. Tədqiqatçılar, yalnız yüzey alanının yüksək olmasının yeterli olmadığını; fərqli boyuttaki məsamələr arasındaki dengenin elektromaqnit dalğanın malzemeye girmesi ve içeride saçılması için daha örütubətli olduğunu savunmaktadır.

Kaynak içindeki bir paragraf LSCA-3’ün “en büyük xüsusi səth sahəsina ve ümumi məsamə həcmine” sahip olduğunu söylemektedir. Tablo 4 bu ifadenin yüzey alanı bölümünü doğrulamamaktadır: en yüksək yüzey alanı LSCA-2’dedir. LSCA-3 yalnız toplam ve mezoməsamə hacminde birincidir.

Azot adsorpsiyon-desorpsiyon analizi

Gözenek dağılımı 0–2 nm bölgesinde güclü bir tepe göstermiş ve yapının örütubətli bölümünün mikroməsaməlerden oluştuğu belirtilmiştir. 2–5 nm bölgesinde LSCA-3’ün daha gelişmiş mezoməsamə dağılımına sahip olduğu görülmüşdür.

İzotermler, mikroməsaməlere özgü Tip I davranış ile mezoməsaməlere ve kılcal yoğunlaşmaya işaret eden Tip IV/H1 histerezis özelliklerinin birlikte bulunduğu şeklinde yorumlanmıştır. Bu iki davranışın birlikteliği iyerarxik məsamə yapısının kanıtı olarak sunulmuştur.

Raman sonucu

LSCA-3 için təxminən 1350 cm⁻¹’de D bandı ve 1585 cm⁻¹’de G bandı görülmüşdür. Yoğunluk oranı:

\[ I_D/I_G=0{,}99 \]

olarak məlumatlmiştir. D bandı düzensizlikleri ve kusurları, G bandı ise sp² bağlı grafitik karbon yapısını temsil etmektedir. Yaklaşık 1’e yakın oran, iletken grafitik bölgeler ile kutuplanmaya katkı sağlayabilecek kusurlar arasında bir denge olduğu şeklinde yorumlanmıştır.

Raman grafiği yalnız LSCA-3 için sunulduğundan natrium liqnosulfonat/tannik turşu oranının grafitleşme derecesini nasıl değiştirdiği birbaşa karşılaştırılamamaktadır. Ayrıca dəmirin “katalitik grafitleşme” sağladığı ileri sürülmüş, fakat dəmirsiz kontrol numunesi bulunmadığından bu etki bağımsız olarak gösterilmemiştir.

XRD ve EDS sonuçları

XRD deseninde 2θ = 52,5° çevresindeki (110) piki kristal Fe fazıyla, 30,4° çevresindeki (002) piki ise karbon yapısıyla ilişkilendirilmiştir. Tədqiqatçılar dəmirin karbonlaşdırma sonrasında iyonik veya amorf kümeler hâlinde kalmadığını, kristal parçacıklara dönüştüğünü ileri sürmektedir.

EDS haritasında bildirilen atom yüzdeleri şöyledir:

Demirin görüntü alanı içinde görece düzenli dağıldığı görülmüşdür. Ancak XRD ve EDS, manyetik parçacıkların boyutunu, tam faz bileşimini, yükseltgenme durumunu veya manyetik doygunluğunu belirlememektedir. VSM, XPS, TEM veya Mössbauer gibi ek bir ölçmə bulunmadığından “manyetik parçacıkların homojen dağılımı” ve “güclü maqnit itkisi” ifadeleri sınırlı kanıta dayanmaktadır.

FTIR raporlamasındaki sorun

Metod bölümünde FTIR için 4000–5000 cm⁻¹ ölçmə aralığı məlumatlmiştir. Aralığın alt ve üst sınırları alışılmış bir tam spektrum taramasına karşılık gelmemekte ve tədqiqatda herhangi bir FTIR grafiği veya fonksiyonel grup sonucu sunulmamaktadır. Bu nedenle FTIR ölçməünün gerçekten hangi aralıkta yapıldığı ve sonuçların mekanizma yorumuna nasıl katkı sağladığı belirlerütubətemektedir.

Elektromanyetik parametreler nasıl ölçülmüştür?

Karbon aerojel tozu parafinle karıştırılmış ve iç çapı 3 mm, dış çapı 7 mm olan konsentrik halqalar hâline preslenmiştir. AV 3672B vektor şəbəkə analizatoru kullanılarak 2–18 GHz aralığında bağıl qarışıqşık elektriksel geçirgenlik ve bağıl qarışıqşık manyetik geçirgenlik ölçülmüştür.

Numune/parafin kütle oranı “belirli bir oran” şeklinde ifade edilmiş, fakat sayısal olarak məlumatlmemiştir. Dolgu oranı ölçülen ε ve μ değerlerini birbaşa etkileyebileceğinden bu eksiklik performansın yeniden üretilmesi ve diğer tədqiqatlarla karşılaştırılması açısından kritiktir.

Yansıma kaybı

Yansıma kaybı şu ifadeyle hesaplanmıştır:

\[ RL=20\log_{10}\left|\frac{Z-1}{Z+1}\right| \]

Burada Z, malzemenin normalize edilmiş giriş empedansını temsil etmektedir. RL değeri daha negatif hâle geldikçe yüzeyden geri dönen sinyalin azaldığı kabul edilmektedir.

LSCA-3, dört kontrollü numune arasında hem en negatif minimum əksolunma itkisinı hem de en geniş bildirilen zolaq genişliyini təmin etmişdir. Tədqiqatda “effektiv udulma zolaq eni” için kullanılan RL eşik değeri açıkça tanımlanmamıştır. Bu nedenle 5,48 GHz değerinin hangi matematiksel sınırla hesaplandığı kaynak üzerinden kesin olarak yeniden kurulamaz.

Dielektrik kayıp

Karmaşık elektriksel geçirgenliğin gerçek bölümü ε′ elektromanyetik enerjiyi depolama, sanal bölümü ε″ ise enerjiyi elektriksel kayıplarla tüketme kapasitesiyle ilişkilendirilmiştir.

Dielektrik kayıp tanjantı:

\[ \tan\delta_\varepsilon=\frac{\varepsilon''}{\varepsilon'} \]

şeklinde tanımlanmıştır.

ε′ ve ε″ değerleri tezlik yükseldikçe genel olarak azalmış, eğrilerde birden fazla tepe ve dalgalanma görülmüşdür. Bunlar fərqli kutuplanma gevşemeleriyle ilişkilendirilmiştir. Karbon iskeletteki kusurlar, polar gruplar ve karbon-hava ara yüzeyleri fərqli gevşeme süreçlerinin kaynakları olarak gösterilmiştir.

Cole-Cole analizi

Kaynakta Cole-Cole bağıntısı şu şekilde yazılmıştır:

\[ (\varepsilon''-\varepsilon_0)^2+(\varepsilon'')^2=(\varepsilon_s-\varepsilon_\infty)^2 \]

Bağıntının her iki karesel teriminde ε″ kullanılması, denklemi bir ε′–ε″ yarım daire ilişkisi olarak işlevsiz hâle getirmektedir. Ayrıca sağ tarafta beklenen yarıçap ölçeklemesi ve merkez terimleri açıklanmamıştır. Denklem kaynakta bu biçimde yer aldığı için düzeltilmemiştir; məlumatlen ifadeyle Cole-Cole eğrileri bağımsız olarak yeniden üretilemez.

Grafiklerdeki çoklu düzensiz yaylar birden fazla Debye tipi olmayan gevşeme, arayüz qütbləşməsi ve keçiricilik itkisi bulunduğu şeklinde yorumlanmıştır. Kuyruklardaki doğrusal bölümler iletken kayıpla ilişkilendirilmiştir.

Manyetik kayıp

Manyetik kayıp tanjantı:

\[ \tan\delta_\mu=\frac{\mu''}{\mu'} \]

olarak tanımlanmıştır.

Tədqiqatda bazı tezliklarda μ″ değerlerinin negatif olduğu görülmektedir. Tədqiqatçılar bunu malzeme içinde oluşan elektrik alan ile manyetik enerji arasındaki enerji alışməlumatşiyle izahktadır. Ancak ölçmə kalibrasyonu, numune homojenliği, fixture düzeltmesi veya negatif μ″ değerlerinin tekrarlanabilirliği raporlanmadığından yorum kesinleştirilememektedir.

Manyetik kayıp tanjantının dielektrik itki tanjantından belirgin biçimde daha küçük olduğu belirtilmiştir. Bu durum toplam soğurmanın temel olarak dielektrik itkilara dayandığını, dəmirin manyetik katkısının ise ikincil olduğunu göstərir.

Girdap cərəyanı katsayısı

Tədqiqatda burulğan cərəyanı değerlendirmesi için:

\[ C_0=\mu''(\mu')^{-2}f^{-1} \]

ifadesi istifadə edilmişdir. C₀ değerinin tezliktan bağımsız kalması, burulğan cərəyanı kaybının baskın olması şeklinde yorumlanmaktadır.

C₀ eğrileri 0–6 GHz aralığında belirgin dalgalanmalar göstermiş, 6–18 GHz arasında daha doğrusal hâle gelmiştir. Tədqiqatçılar manyetik kaybın tek başına burulğan cərəyanından değil; doğal rezonans, değişim rezonansı ve burulğan cərəyanının ortak etkisinden kaynaklandığını ileri sürmüştür.

Empedans uyumu

Normalize giriş empedansı şu ifadeyle hesaplanmıştır:

\[ Z=\frac{Z_{\mathrm{in}}}{Z_0}=\sqrt{\frac{\mu_r}{\varepsilon_r}}\tanh\left(\frac{j\pi f d}{c}\sqrt{\mu_r\varepsilon_r}\right) \]

Burada:

• Z_in: Malzemenin giriş empedansı,
• Z₀: Serbest uzayın empedansı,
• μ_r: Karmaşık bağıl manyetik geçirgenlik,
• ε_r: Karmaşık bağıl elektriksel geçirgenlik,
• f: Frekans,
• d: Malzeme kalınlığı,
• c: Işık hızıdır.

|Z_in/Z₀| değerinin 1’e yaklaşması, hava ile malzeme arasındaki empedans farkının küçülmesi ve dalganın yüzeyden yansımak yerine malzeme içine girebilmesi anlamında istifadə edilmişdir.

Dört numune içinde LSCA-3’ün belirli kalınlık ve tezliklarda 1’e en fazla yaklaştığı gösterilmiştir. LSCA-3’ün zəifləmə əmsalı her tezlikta en yüksək değildir; buna rağmen daha dengeli impedans uyğunluğu sayesinde en iyi toplam əksolunma itkisinı üretmiştir. Bu sonuç, yalnız yüksək kayıp kapasitesinin değil, dalganın malzemeye girişinin de örütubətli olduğunu göstərir.

Zayıflama katsayısı

Kaynakta zəifləmə əmsalı şu biçimde məlumatlmiştir:

\[ \alpha=\frac{\sqrt{2}\pi f}{c}\sqrt{(\mu''\varepsilon''-\mu'\varepsilon')+\sqrt{(\mu''\varepsilon''-\mu'\varepsilon')^2+(\mu''\varepsilon'+\mu'\varepsilon'')^2}} \]

α değeri, malzeme içine giren elektromaqnit dalğanın ne ölçüde enerji kaybettiğini temsil etmektedir. Eğrilerde tezlikla yükselen ve birden fazla rezonans tepesi içeren davranış gözlenmiştir.

Çeyrek dalga boyu yaklaşımı

Eşleşme kalınlığı şu ifadeyle məlumatlmiştir:

\[ t_m=\frac{nc}{4f_m\sqrt{|\varepsilon_r||\mu_r|}} \]

Burada t_m eşleşme kalınlığı, f_m soğurma tepesinin tezlikı ve n kaynakta tanımlanmamış bir katsayıdır.

Sayfa 22’deki Şekil 8, hesaplanan teorik kalınlıklarla deneysel əksolunma itkisi tepelerinin kalınlıklarını müqayisə edir. Eğrilerin yakınlığı, soğurma tepelerinin kalınlıkla daha aşağı tezliklara kaymasının dörddəbir dalğa uzunluğu girişimiyle uyumlu olduğu şeklinde yorumlanmıştır.

Bu mekanizmada malzemenin ön ve arka yüzeylerinden yansıyan dalgaların faz farkı birbirini kısmen söndürecek şekilde oluşmakta; malzeme içine giren kalan enerji ise dielektrik ve maqnit itkisilarla tüketilmektedir.

Önerilen elektromaqnit dalğa udulması mekanizması

Sayfa 23’teki Şekil 9, tədqiqatçıların önerdiği mekanizmayı altı ana komponent altında toplamaktadır:

1. Empedans uyumu: Hiyerarşik məsamələr etkin elektriksel özellikleri ayarlayarak dalganın malzeme içine girmesini kolaylaştırmaktadır.
2. İletim kaybı: Karbonlaşmış iskelette hareket eden yükler elektriksel direnç yoluyla enerji tüketmektedir.
3. Dipol kutuplanması: Yapısal kusurlar ve polar fonksiyonel gruplar değişen elektromanyetik alan altında yeniden yönlenerek kayıp oluşturmaktadır.
4. Ara yüzey kutuplanması: Karbon-hava ve dəmir-karbon gibi heterojen bölgelerde yük birikimi meydana gelmektedir.
5. Çoklu yansıma ve saçılma: Gözenekli kanallar dalganın izlediği yolu uzatarak malzeme içindeki etkileşim sayısını artırmaktadır.
6. Manyetik kayıp: Demir içeren parçacıklar doğal rezonans, değişim rezonansı ve burulğan cərəyanı gibi mekanizmalarla ek zayıflama sağlamaktadır.

Tədqiqatnın kendi məlumatlari, dielektrik kaybın maqnit itkisitan daha güclü olduğunu göstərir. Bu nedenle malzemenin başarısı “güclü bir manyetik soğurucu” olmaktan ziyade iyerarxik məsaməli karbon yapısının uygun impedans uyğunluğu ve çoklu dielektrik itki mekanizmalarıyla açıklanmalıdır.

Tədqiqatnın güclü tərəfləri

• Yenilenebilir lignin türevi gerçek bir karbon öncülü olarak istifadə edilmişdir.
• Metal-fenolik ağ ve radikal polimerləşmə birlikte uygulanmıştır.
• Birden fazla formülasyon ortoqonal təcrübə tasarımıyla taranmıştır.
• Dört fərqli natrium liqnosulfonat/tannik turşu oranı sistematik olarak karşılaştırılmıştır.
• SEM ve BET məlumatlari məsamə yapısındaki değişimi desteklemektedir.
• Mikro, mezo ve makroməsaməlerin dengesi performansla ilişkilendirilmiştir.
• Elektromanyetik özellikler 2–18 GHz gibi geniş bir ölçmə aralığında incelenmiştir.
• Yansıma kaybı fərqli kalınlıklar için iki ve üç boyutlu haritalarla gösterilmiştir.
• Empedans uyumu ve zayıflama kapasitesi ayrı ayrı değerlendirilmiştir.
• Çeyrek dalga boyu yaklaşımıyla kalınlık-tezlik ilişkisi incelenmiştir.

Tədqiqatnın temel məhdudiyyətlərı

• Tədqiqat rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmiş bir preprinttir.
• Her formülasyon için bağımsız üretim tekrarı belirtilmemiştir.
• Elektromanyetik ölçməlerde standart sapma, hata çubuğu veya güven aralığı məlumatlmemiştir.
• Ortogonal deney sonuçları için varyans analizi veya istatistiksel anlamlılık testi yapılmamıştır.
• Hidrojel hazırlığında kullanılan gerçek natrium liqnosulfonat ve tannik turşu kütleleri məlumatlmemiştir.
• Karbonlaştırma atmosferi, gaz debisi ve ısıtma hızı açıklanmamıştır.
• Persülfat başlatıcısının APS mi KPS mi olduğu tutarsızdır.
• FTIR ölçmə aralığı şüphelidir ve FTIR sonucu sunulmamıştır.
• Numunenin parafin içindeki kütle oranı məlumatlmemiştir.
• Etkili zolaq genişliyinin hesaplandığı RL eşiği tanımlanmamıştır.
• Cole-Cole denklemi hatalı veya eksik yazılmıştır.
• Raman, XRD ve EDS analizlerinin çoğu yalnız LSCA-3 üzerinde gösterilmiştir.
• Demirsiz kontrol numunesi bulunmadığından dəmirin katalitik ve manyetik katkısı ayrılamamaktadır.
• Manyetik histerezis veya doyma mıknatıslanması ölçülmemiştir.
• Fe hissəciklərinın boyutu ve tam faz bileşimi belirlenmemiştir.
• Negatif μ″ değerlerinin ölçmə tekrarlanabilirliği incelenmemiştir.
• Malzemenin yığın yoğunluğu veya gerçek ağırlık avantajı məlumatlmemiştir.
• Basınç dayanımı, esneklik, kırılganlık ve işlenebilirlik ölçülmemiştir.
• Nem, temperatur, oksidasyon ve uzun süreli kullanım sabitlığı incelenmemiştir.
• Gerçek bir kaplama, tekstil, polimer kompozit veya elektronik sistem üzerinde test yapılmamıştır.
• Elektromanyetik girişim kalkanlama etkinliği ölçülmemiştir.
• Üretim maliyeti ve yaşam döngüsü değerlendirmesi yapılmamıştır.

Kaynak içindeki örütubətli tutarsızlıklar

• Ortogonal deneyde −52,61 dB elde edilmesine rağmen sonuçlarda −43,469 dB değeri “optimal” olarak sunulmuştur; iki optimizasyon kapsamı açıkça ayrılmamıştır.
• Tablo 4 en yüksək xüsusi səth sahəsinı LSCA-2 için məlumatrken metin LSCA-3’ün en yüksək yüzey alanına sahip olduğunu yazmaktadır.
• Malzemeler bölümündeki “amonyum persülfat, KPS” ifadesi ile tablolardaki APS kısaltması uyumlu değildir.
• FTIR aralığı 4000–5000 cm⁻¹ olarak məlumatlmiş, lakin FTIR sonucu gösterilmemiştir.
• Cole-Cole denkleminde ε″ terimi iki fərqli ekseni temsil edecek biçimde iki kez istifadə edilmişdir.
• Metinde “maqnit itkisi” vurgulanmasına rağmen tanδ_μ değerlerinin tanδ_ε değerlerinden çok daha küçük olduğu belirtilmiştir.
• Özette dəmirin aglomerasyonu engellediği ve katalitik grafitleşme sağladığı ileri sürülmüş, lakin birbaşa karşılaştırmalı kontrol sunulmamıştır.
• Son tətbiq “elektromanyetik kalkanlama” olarak anılmış, fakat tədqiqatda kalkanlama etkinliği değil əksolunma itkisi ölçülmüştür.

Tədqiqat hangi sonuçları desteklemektedir?

• Çift çarpaz bağlanma yoluyla liqnin əsaslı hidrogel ve karbon aerogel üretilebilmiştir.
• Sodyum lignosülfonat/tannik turşu oranı məsamə morfolojisini değiştirmiştir.
• 20:1 oranı en dengeli iyerarxik məsamə yapısını yaratmışdır.
• LSCA-3 en yüksək toplam ve mezoməsamə hacmine ulaşmıştır.
• LSCA-2 en yüksək xüsusi səth sahəsina ve mikroməsamə hacmine sahiptir.
• Karbonlaştırılmış LSCA-3 içinde kristal Fe ile uyumlu bir XRD piki ve yaygın Fe dağılımı görülmüşdür.
• Dört kontrollü numune arasında LSCA-3 en iyi əksolunma itkisi ve zolaq genişliyini təmin etmişdir.
• LSCA-3, 3,5 mm kalınlıkta ve 8 GHz’de −43,469 dB RL_min vermiştir.
• Gözenek dengesi, impedans uyğunluğu ve dielektrik itki performansla ilişkilidir.
• Soğurma tepelerinin kalınlıkla değişimi dörddəbir dalğa uzunluğu yaklaşımıyla uyumludur.

Tədqiqat hangi sonuçları sübut etmir?

• Malzemenin ticari elektromanyetik koruma ürünlerinden üstün olduğunu sübut etmir.
• −43,469 dB değerinin fərqli laboratuvarlarda tekrarlanacağını göstermemektedir.
• Malzemenin gerçek yoğunluğunun aşağı veya yapısal olarak dayanıklı olduğunu göstermemektedir.
• Demirin güclü bir maqnit itkisi fazı oluşturduğunu birbaşa manyetik ölçməlerle sübut etmir.
• Katalitik grafitleşmenin dəmirden kaynaklandığını doğrulamamaktadır.
• Malzemenin gerçek 5G, radar veya mikrodalga cihazlarında çalışacağını göstermemektedir.
• Malzemenin elektromanyetik kalkanlama etkinliğini ortaya koymamaktadır.
• Üretimin aşağı maliyetli veya çevresel olarak üstün olduğunu kəmiyyət olarak göstermemektedir.
• Laboratuvar ölçeğindeki donduraraq qurutma işleminin endüstriyel ölçekte ekonomik olduğunu sübut etmir.
• Malzemenin uzun süreli rütubət, temperatur ve mekanik yük altında sabit olduğunu göstermemektedir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Teknik metod özeti

Yapısal nəticələrın özeti

Elektromanyetik performans özeti

Performansı belirleyen yapı-özellik ilişkisi

İstatistiksel ve tekrarlanabilirlik değerlendirmesi

Tədqiqat ortogonal faktör taramasında diapazon analizi kullanmıştır. Ancak deneylerin bağımsız tekrar sayısı, RL değerlerinin ölçmə belirsizliği, BET sonuçlarının tekrarlanabilirliği ve fərqli üretilen parti örnekleri arasındaki dəyişənlik məlumatlmemiştir.

RL_min değeri elektromanyetik parametrelerden hesaplandığı için vektor şəbəkə analizatoru kalibrasyonu, halka numunenin boyutsal toleransı, parafin karışımının homojenliği ve dolgu oranı sonuçları etkileyebilir. Bu dəyişənləre ilişkin belirsizlik analizi bulunmamaktadır.

Bu nedenle LSCA-3’ün kontrollü seri içinde en iyi eğilimi gösterdiği söylenebilir; lakin diğer numunelerden istatistiksel olarak üstün olduğu veya −43,469 dB değerinin tekrarlı üretimlerde eyni kalacağı sonucuna ulaşılamaz.

Mənbə və Metod Qeydi

Tədqiqatnın tam özgün adı: The Electromagnetic Wave Absorption Properties of Lignin-Based Carbon Aerogels Based on the Dual Cross-Linking Mechanism

Yazarlar ve doğru sıraları: Wanchao Sun, Hong Pan, Haidong Xu, Lihui Xu, Qun Yang, Hong Zhao, Chengjian Yao

Eş birinci yazar veya eş katkı: Yüklenen sürümde eş birinci yazarlık veya eş katkı beyanı bulunmamaktadır.

Sorumlu yazar: Hong Pan

Sorumlu yazar dipnotu: Kaynakta “corresponding authors” ifadesi çoğul istifadə edilmişdir; lakin yalnız Hong Pan yıldızla işaretlenmiş ve yalnız onun e-posta adresi məlumatlmiştir.

Sorumlu yazar e-postası: panhong@sues.edu.cn

Kurumsal bağlantı: School of Textiles and Fashion, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China

ORCID: Yüklenen sürümde yazarların ORCID bilgileri bulunmamaktadır.

DOI:10.2139/ssrn.7195525

Dergi: Hakemli bir dergide yayımlanmamıştır.

Özgün dergi yayınevi: Bulunmamaktadır.

Yayın platformu: SSRN

Yayın tarihi: 28 Temmuz 2026. Tarih, SSRN arama kaydındaki göreli yayın bilgisinin 1 Ağustos 2026 tarihi esas alınarak çözümlenmesine dayanmaktadır.

Kaynak türü: Deneysel hidrogel ve karbon aerogel üretimi, malzeme karakterizasyonu ve elektromaqnit dalğa udulması ölçmələri içeren preprint araştırma tədqiqatsı

Hakemlik durumu: Tədqiqat rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmiştir. Her sayfada “Preprint not peer reviewed” uyarısı bulunmaktadır.

Resmî bağlantı:SSRN resmî preprint sayfası

Alınma, kabul ve revizyon tarihleri: Yüklenen sürümde yer almamaktadır.

Finansman: Yüklenen sürümde finansman beyanı bulunmamaktadır.

Çıkar çatışması: Yüklenen sürümde çıkar çatışması beyanı bulunmamaktadır.

Veri erişimi: Ham vektor şəbəkə analizatoru məlumatlari, MATLAB hesaplama dosyaları, məsamə analizi məlumatlari ve üretim reçeteleri için bir məlumat deposu veya erişim bağlantısı məlumatlmemiştir.

Yazar katkıları: Yüklenen sürümde yazar katkı rolleri belirtilmemiştir.

Bu Türkçe izah; tədqiqatnın metni, dört tabakalı hazırlama ve mekanizma şemaları, üç seviyeli ortoqonal təcrübə tasarımı, dört tablodaki formülasyon ve məsamə məlumatlari, SEM görüntüleri, azot adsorpsiyon-desorpsiyon eğrileri, Raman, XRD ve EDS sonuçları, əksolunma itkisi haritaları, elektromanyetik parametre grafikleri, impedans uyğunluğu, zəifləmə əmsalı ve dörddəbir dalğa uzunluğu analizi incelenerek hazırlanmıştır.

Dış kaynaklar yalnız SSRN kaydının varlığı, başlığı ve yayın zamanının bibliyografik olarak doğrulanması amacıyla istifadə edilmişdir. Tədqiqatnın bilimsel nəticələrına dış kaynaklardan yeni deneysel sonuç eklenmemiştir.

Tədqiqatnın başlıca məhdudiyyətlərı; rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmiş olması, üretim reçetesindeki kritik ayrıntıların eksikliği, bağımsız tekrar ve hata analizinin bulunmaması, parafin dolgu oranının açıklanmaması, bazı denklem ve metinlerdeki tutarsızlıklar, manyetik özelliklerin birbaşa ölçülmemesi, gerçek tətbiq ve davamlılıq deneylerinin yapılmaması ve çevresel-ekonomik üstünlük iddialarının kəmiyyət olarak doğrulanmamasıdır.