Dünyadaki binbir çeşit donanımda kullanılan milyonlarca bağlantıda, iletken macun olarak bilinen bir malzemeden yararlanılıyor. Bağlantıların iyileştirilmesi sonucunda, arıza ve bakım süreleri kısalıyor, bağlantıların ve cihazların ömrü uzuyor. Ayrıca, güvenlik ve verimde de artış sağlanıyor.
Elektrik ileten macunların icadını büyük ölçüde John Ebbinghaus’a borçluyuz. New York’ta New Rochelle’de doğan be makina mühendisliği lisans derecesini Clarkson Teknoloji Koleji’nden (artık Clarkson Üniversitesi) alan Ebbinghaus, “Ben kendimi elektro-mekanik mühendisi olarak görüyorum, çünkü bir sürü elektrikli cihazla uğraştım: ısı eşanjörleri, bağlantılar, malzemeler,” diyor.
1973’te Los Angeles civarındaki Litton Güdümleme ve Kontrol Sistemleri’nde çalışırken, Ebbinghaus’tan bir probleme çözüm bulması istenmiş. Litton, uçak gemilerinde konuşlandırılan F-14, E-2C ve S-3 gibi savaş, nakliye ve keşif uçakları için güdümleme sistemleri üretmekteymiş. Ayrıca bu güdümleme sistemleri için test cihazları da üretiyormuş. Bu cihazları bakım odasında geminin enerji şebekesine bağladıklarında, bağlantı yerleri havadaki tuzdan dolayı paslanıyormuş. Bu da, giriş gerilimini 120 Volt’tan 84 Volt’a düşürüyor, akımları yükseltiyor ve bağlantıları yakıyormuş. Ebbinghaus, “Tanesi 300.000 dolar’a gelen güdümleme sistemlerini tahrip ediyordu” diye hatırlıyor. Ebbinghaus, içinde metal partikülller bulunan bir macun icad etmiş. Partiküller korozyonun içine nüfuz ederek sorunu gideriyormuş.
Ancak Ebbinghaus bu fikri Litton’un patent departmanına sunduğu fikir reddedilmiş. Firma bu tür işlere girmek istemiyormuş. Ebbinghaus “Bunu bana bıraktılar,” diye hatırlıyor, “Onlara ufak iş görünmüştü. Benim de epey iş yüküm olduğundan pek peşinde koşmadım.” Sonraki yıllarda Ebbinghaus fırsat buldukça bu icadına el atmış; yan bir iş olarak bu ürünün paketlenmesi ve satışı yönünde çalışıp 1973-2010 arasında yarım düzine formül geliştirmiş.
Ebbinghaus, bu çalışmaların çoğunu 1989’da emekliye ayrılıp bu fikri ayrıntılandıracak zaman bulduktan sonra yapabilmiş İletken macunları üretip satmak üzere, kızı Lisa Rinaldo ile birlikte Güney Dakota’da Sioux Falls’ta Prohm-tect USA adlı bir firma kurmuş. Patent koruması altında olmayan bu ürünü, artık bir çok rakip firma da üretmekte. Bunların arasına Amerikan firmalarının yanı sıra, 150 kadar Çin kimya firması da bulunuyor. Macunların çoğu silikon tabanlı. Elektrik ileten macunlar, yeni kurulacak veya mevcut, civatalı, kelepçeli, fişli ve kıvrılmış elektrik bağlantılarında kullanılarak bunları korozif ortamlara karşı korumak üzere tasarlanıyor. Macunlarda, yağ içinde asılı mikron boyutunda iletken metal parçacıklar bulunuyor. Bu parçacıklar, bağlantılarda elektrik akımının geçebileceği birden çok hat oluşturuyor. Macunlar, iki ana kategoriye ayrılıyor: gümüş parçacık kullananlar ve özel bir paslanmaz çelik parçacıklı macunların, parçacık ebadı ve miktarına göre değişen ve farklı uygulamalar için elverişli olan değişik tipleri bulunuyor. Bu formüller, 1cc’lik enjektörlerden 300 cc’lik kalafat tüplerine kadar çeşitli boylarda sunuluyor.
İki formül türü de, elektrik bağlantılarını korurken bir kaç işlevi birden yerine getiriyor. Rutubetin önünü kesiyor, korozyonun iletkenliği düşürmesini engelliyor, ve birbirine bağlanan parçaların iletkenliğini arttırıyor. Belki de en önemli husus ise, macunun her türlü pası fiziksel olarak sökmesi ve yağın korozif maddeleri bağlantı yerinden uzak tutması. Koroziflerin bağlantıya sızarak onu işlemez hale getirmesini veya gerilimi hasara yol açacak kadar düşürmesini engelleyerek, bağlantıyı koruyor.
Macunun başka işlevleri de var. Isı ve titreşimin yaratabileceği gevşek bağlantıları önleyen bir kilit mekanizması vazifesi görüyor. Gümüşlü formül, elektrik arayüzündeki direnci ve ısı birikimini azaltıyor, ki bu da yakıt hücrelerinin dış bağlantılarında önemli bir unsur. Fişli bağlantılarda gümüşlü macun kayganlaştırıcı vazifesi görerek takıp çıkarma sırasında aşınmaları engelliyor. Macun, sürüldüğünde 15-20 yıl, yani genelde bağlantıların ömründen daha fazla dayanıyor. Hem kişisel hem de endüstriyel cihazlarda macunlar için çeşitli uygulama imkanları var. Ebbinghaus, “Bütün elektrikli bağlantılarda kullanılabilir,” diyor. Bilgisayarlar ve diğer elektronik cihazlar; otomobil ve tekne gibi ortamlar; aydınlatma, jeneratör, alt istasyon, transformatör, inverter gibi elektrik enerjisi dönüşüm cihazları için hazırlanmış formüller mevcut. Macun, katodik koruma sistemlerinde korozyonu önlemek için kullanılıyor. İlginç macun uygulamaları arasında, USS lowa Müze Gemisi’ndeki kotodik koruma, Redstone Arsenal askeri karargahındaki bir santrifüj cihazı, Oak Ridge Ulusal Laboratuarları’ndaki bir mikro-dalga cihazı ve İsrail’deki bir nükleer santral sayılabilir.
Korunaklı ortamlarda macuna gerek duyulmasa da, içerde ya da dışarda, hiç beklenmeyen gündelik ortamlarda bile rutubet vardır. Genellikle (mesela üretim süreçlerinin oluşturduğu) korozif maddeler ortamda zaten mevcuttur. Rutubet bunlarla birleştiğinde elektolit haline gelir. Mesela deniz ya da göl kıyınsında yaşıyorsanız, rutubet bu tür sorunlar yaratabilir.
Dikkate değer uygulama alanlarından biri; bir ev, bina veya cihazın elektrik girişindeki toprak hattı. Eğer bağlantının civarında korozif bir ortam varsa, macun kullanılmalıdır. Eğer toprak hattı orijinali kadar akım iletemeyecek derecede paslanmışsa, insanları çarpan gerilimler oluşur ve otomatik devre kesici çalışmaz. Su baskınına uğramış bölgelerde toprak hatları tekrar paslanacaktır. Halbuki macun, korozif tuzlu suyun ve çözülmüş minerallerin içeri sızmasını engelliyor.
Bilgisayarlar, eğer zorlu ortamlarda, mesela bir restoran mutfağında çalışıyorsa, elektrik ileten macun kullanmak gerekir. Pasın sorun yaratması için çok kalın olması şart değildir. Korozyonu farketmeyebilirsiniz. Hafif bir leke görünümünde olabilir. Sert koşullara karşı dayanıklı hale getirilmiş bilgisayarlar mevcut, fakat pahalı. Dolayısıyla restoranlar, rutubetin içeri sızmasını engellemek için bilgisayarın USB girişine macun sürmeyi tercih ediyor.
Son zamanlar gümüşlü iletken macun için yeni ve çok verimli bir kullanım alanı doğdu: Megawatt’lar seviyesindeki yakıt hücrelerinin bağlantıları. Bunların büyük yarıçaplı hatlarında oluşan aşırı sıcaklıklara (350) karşı önlem almak gerekiyor. Birbirinden çok farklı metallerin (mesela bakır ile paslanmaz çeliğin) karşılarştıkları noktada yüksek direnç oluşuyor ve iletim verimi düşüyor. Halbuki gümüşlü macun bağlantıyı soğutup iletkenliği maksimize ettiği için, tasarlanan güç çıkışında düşüş yaşanmıyor. Yakıt hücresi üreticilerinden biri, tesisatçılarına kanal levhasını silikon tabanlı olmayan gümüşlü macunla kaplamalarını söyledi ve herhangi bir kalıntı bırakmadan ısıyı gideren bu macun sayesinde iletkenlik veriminde %94 artış gözlemledi. Bu büyük yakıt hücreleri genelde kentsel bölgelerde elektrik santrali vazifesi görüyor. İletkenlik verimindeki artışın tek yararı, kanalın daha serin ve sağlam kalması ve daha az bakım gerektirmesi değil; buna ilaveten yakıt hücresini satın alan elektrik şirketi verdiği para karşılığında daha fazla elektrik elde ediyor. Bağlantıların daha iyi olması, hastane ve benzeri büyük kurumlarda yedek enerji kaynağı olarak kullanılan yakıt hücrelerinin güvenilirliğini de arttırıyor.
Elektrik ileten macunlar, alternatif enerji pazarında da rüzgar ve güneş enerjisi endüstrilerinin ilgisini çekiyor. Rüzgar enerjisinde iki alan söz konusu: Türbin gibi elektrikli cihazların elektrik şebekesine bağlandığı noktalar ve türbinlerin üzerine yerleştirildiği yüksek kule bölümleri arasındaki bağlantılar. Rüzgar kulelerinin bölümlerini, cıvatalı olarak ya da başka bir şekilde birbirlerine topraklamak gerekiyor. Mesela Kuzey Denizi gibi bol miktarda korozif maddenin bulunduğu sert ortamlarda, operatörler, ya bu bölümleri birbirine kaynaklamak ya da bunlara kaynaklayacakları bir şeritle bağlantıyı kurmak zorunda kalıyor. Ama bu hem maliyeti arttırıyor, hem de türbinler indirildiğinde şeritleri kesmek ve sonra yenilemek gerekiyor. İletken macunlar bu sorunu çözüyor.
Prohm-tect gibi firmalar, uygulamaları yenilenebilir enerjiden bilgisayarlara ve otomobil aküsüne kadar uzanan iletken macunların ürün yelpazesini daha da genişletmeye hazırlanıyor. Dolayısıyla, günün birinde bu macunların çevremizde yaygın olarak kullanıldığını görebiliriz. İletken macunlarla önleyici bakım yapmak kulağa pek hoş gelmeyebilir, ama firmalara kolay ve masrafsız bir şekilde elektrik çıktısını maksimize etme ve binlerce dolar tasarruf etme olanağı sağlıyor.
Kaynak: Design News (Tom Gibson) / Çeviri: Yağmur Denizhan
