İletken beton nasıl üretilir? Beton elektrik iletir mi? Yalıtkan ne demek?

İletken beton nedir konusuna değinmeden önce; klasik bir beton tasarımı agrega (iri+ince) ve çimento içeren yani normal bir beton, bu malzemelerin yalıtkan olması nedeniyle, elektriksel akım iletme ihtimali yoktur. Bilindiği gibi her bir atom, çekirdek ve çekirdeği çevreleyen elektron bulutu olarak adlandırılan iki ana bölümden oluşur. Elektronlar çekirdeğin etrafında hareket eder ve çekirdek arasındaki elektrostatik çekimiyle atom çekirdeğinden ayrılmazlar. Eğer atomda, çekirdeğin elektrostatik çekiminden ayrılabilen ve serbestçe hareket edebilen elektronlar varsa, bunlar serbest elektronlar olarak adlandırılır. Elektronlar negatif yüke sahip olduklarından dolayı hareket ederken elektrik yükü iletimine sebep olurlar. Bu nedenle, serbest elektrona sahip maddeler iletkenler olarak adlandırılırlar. Öte yandan, atomda hiçbir elektron atom çekirdeğinin elektrostatik çekiminden serbest bırakılamazsa, artık elektrik yükünün transferi için herhangi bir faktör söz konusu değil ve bu malzemeye iletken olmayan yani yalıtkan denir.

Çimento esaslı malzemelerin elektriksel iletkenliğini sağlamak için iletken metalik veya karbon esaslı fiber malzemeler kullanılmalıdır. Fiber agregalar arasında rasgele yerleşerek karmaşık bir ağ oluşturmakta ve elektrik akımı için bir köprü görevi yapmaktadır. Çimento hamuru agregalar arasında fiberler için bir matris elemanı olarak tanımlanır. Çimento hamuru toz halindeki iletken malzemeler ile birleştirilirse, fiberlerin elektrik akımı iletme görevinin artması beklenir.

Nano teknolojinin gelişmesi ile birlikte, bütün bilim dallarında olduğu gibi inşaat alanında da yeni ve farklı özelliklere sahip malzemelerin üretimi ve uygulanması mümkün olmaktadır. Son yıllarda, nano karbon partikül, karbon fiber ve karbon nanotüp gibi elektrik iletkenliğe sahip malzemelerin, yüksek elektrik dirençli beton üzerindeki etkileri konuşulmakta. Beton yüksek elektriksel dirençli bir malzemedir. Betonun bileşiminde karbon, grafit ve çelik fiberleri gibi elektriksel iletkenliğe sahip malzemelerin kullanılmasıyla betonun elektriksel direnci azaltılabilir yani iletkenliği artırılabilir.

Katkısız beton tek başına bir matris düşünülürse elektriksel iletken olarak yalıtkan ve yarı iletken malzemeler arasında yer almaktadır. Beton matrisine iletken bir katkı malzemesi ilave ederek iletkenliği artırılabilir. Elektriksel iletken katkı içeriği betonun diğer fiziksel ve mekaniksel özelliklerinin bozulmasını önlemek için sınırlı miktarlarda kullanılmalıdır. Kullanılan katkı malzemeler farklı iletkenliğe, geometriye ve cinse sahip olabilir. Elektriksel iletken katkı malzemesi olarak grafit ve karbon siyahı gibi toz halindeki malzemelerin yanı sıra çelik fiber ve karbon fiber gibi tek boyutlu iletken malzemeler de kullanılabilir.