Tecnología Stealth a través de hexaferrita de bario y polvo de cobre ultrafino en la pintura.
Desde 2008 se han llevado a cabo investigaciones intensivas con una amplia variedad de aditivos en una amplia variedad de combinaciones para desarrollar pinturas que confieren a su soporte metálico una capa de camuflaje que absorba los radares. En 2022 se publicó una prueba muy interesante que combina hexaferrita de bario y polvo de cobre ultrafino y que absorbió un tercio de los rayos de radar. En 2023, se vendió repentinamente cuatro veces más polvo de cobre ultrafino que el año anterior.
La tecnologia
Los materiales compuestos poliméricos se han introducido en todos los ámbitos de nuestra vida debido a su bajo peso y facilidad de procesamiento, así como a su extraordinaria combinación de propiedades. Tanto es así que estos materiales se pueden encontrar en los viajes espaciales, la aviación e incluso en la industria de defensa. En este contexto, se discutió el uso de compuestos poliméricos para aplicaciones de absorción de radar. El radar es un sistema de detección de objetos que utiliza ondas electromagnéticas para determinar información como la distancia, altura, dirección o velocidad de los objetos. Este sistema puede detectar tanto objetos en movimiento, como aviones, barcos y automóviles, como objetos estacionarios, como la tierra. También se puede obtener información sobre las formaciones meteorológicas mediante el radar. Esta tecnología, que revolucionó la guerra aérea y marítima, es uno de los avances tecnológicos más importantes de la Segunda Guerra Mundial. De hecho, el término RADAR fue acuñado por la Marina de los EE. UU. en 1940 como abreviatura de RAdio,Detection, And Ranging. Posteriormente ganó importancia no sólo para aplicaciones militares y policiales, sino también para maniobras de vuelo y detección, recopilación de datos meteorológicos.
Si nos fijamos en cómo funciona el radar, parece bastante simple: se envía una señal, rebota en un objeto y esta señal reflejada luego es captada por algún tipo de receptor. Esto se basa en el mismo principio que el eco del sonido en una pared. Sin embargo, el sonido no se utiliza como señal en el sistema de radar, sino que se utilizan microondas. La fuerza de reflexión y refracción de estas ondas depende de las propiedades y la superficie del material desde donde se envía la señal. Si la señal del radar incide en una superficie perfectamente plana, la señal se refleja en una dirección. Cuando golpea una superficie irregular, se refleja en múltiples direcciones y solo una porción muy pequeña de la señal original se envía de regreso al receptor. Otra forma de reducir la señal reflejada es que la señal sea absorbida por el material por el que pasa. Los materiales absorbentes de radar que conocemos tienen un mecanismo que atrapa las señales de radar entrantes en su interior y evita que se reflejen. Las formas más antiguas de estos materiales fueron utilizadas por los alemanes durante la Segunda Guerra Mundial.
Para la producción de recubrimientos compuestos absorbentes de radar se utilizó hexaferrita de bario y polvo de cobre ultrafino. Se sintetizaron polvos de hexaferrita de bario mediante el método sol-gel y se utilizaron como material de partida para el proceso de síntesis. Después del proceso de síntesis, se prepararon mezclas añadiendo hexaferrita de bario y polvo de cobre ultrafino en diferentes cantidades a una resina de poliuretano (para determinar la dependencia de la concentración). Aplicando estas mezclas a las superficies de sustratos de vidrio y metal se obtuvieron recubrimientos con un espesor de 3 mm. Luego se secaron al aire a temperatura ambiente.
Al observar la morfología de la hexaferrita de bario, se puede ver que tiene partículas plateadas de bordes lisos y el tamaño promedio de partícula es de aproximadamente 5 μm. El cobre son partículas relativamente grandes en el rango de tamaño de 7 a 10 μm.
El valor de absorción de radar de la muestra que contenía 5% de hexaferrita de bario y 10% de polvo de cobre absorbió un máximo de 11,38%, mientras que el valor de absorción de la muestra con más cobre aumentó y superó el 12%. En teoría, un valor máximo puede ser superior al 80% de absorción.
En cuanto al mecanismo del cobre, el cobre no absorbe ondas electromagnéticas. El mecanismo de absorción del radar en el cobre es ligeramente diferente al de la hexaferrita de bario. Cuando la onda electromagnética golpea la superficie del cobre, el campo eléctrico impulsa a los portadores de carga (electrones) para producir una corriente alterna. Cuando las ondas electromagnéticas golpean la superficie del cobre, los electrones libres oscilan con el campo eléctrico y magnético cambiante, creando una corriente eléctrica. La corriente alterna generada crea un campo magnético alterno dentro y alrededor del conductor. En este caso se crea una contrafuerza electromagnética que obliga a los portadores de carga a permanecer en la superficie del conductor. Esto significa que sus ondas electromagnéticas son absorbidas por los electrones del metal o se propagan en la misma dirección. Al mismo tiempo, parte de la energía electromagnética se pierde en forma de calor.
El examen de estos resultados muestra que los recubrimientos reforzados con ferrita de bario y polvo de cobre tienen valores de saturación magnética más altos que las capas individuales. A medida que aumenta la cantidad de hexaferrita de bario y cobre, aumenta el valor de absorción del radar. Por tanto, la adición de hexaferrita de bario y cobre resultó en una buena sinergia en términos de aumento del poder de absorción. Esta sinergia se debe a que los aditivos aportan por separado al compuesto sus propiedades magnéticas y eléctricas. Así, se activó el mecanismo de cada aditivo y se incrementó el rendimiento de absorción del radar de diferentes formas.
El mercado de los polvos de cobre.
El cobre en polvo se produce cada vez más en Rusia, Canadá y Chile. En Canadá y Chile se produce principalmente polvo biológico, casi redondo, que también se utiliza en aplicaciones farmacéuticas. En Rusia, el polvo de cobre se produce casi exclusivamente para aplicaciones tecnológicas.
Con la guerra (cálida) que Rusia inició contra Ucrania en 2022, el mercado ha cambiado en muchas áreas del comercio global. Los bancos occidentales sólo ocasionalmente aceptan transferencias provenientes de la venta de productos rusos. Miles de empresas rusas se reestructuraron y desmantelaron sus empresas en Rusia y las reconstruyeron en los países vecinos, simplemente trasladaron sus máquinas o incluso empezaron de nuevo en el extranjero. Como resultado, hoy vemos productores de polvo de cobre a lo largo de la frontera rusa, desde Estonia hasta Kazajstán.
Dado que la mayoría de los productores de polvos metálicos ultrafinos son nuestros clientes, estamos en una posición bastante buena para monitorear el mercado de polvos de cobre ultrafinos. Cada vez vemos cómo se venden grandes cantidades. En 2018, estimamos el comercio mundial en alrededor de 20 toneladas. Sólo en 2023 habremos visto cambiar de manos más de 60 toneladas. Esto significa que se puede suponer un volumen comercial anual actual de unas 100 toneladas.
Dado que la necesidad de polvo de cobre en otros campos de aplicación no ha aumentado en la misma medida en los últimos cinco años, suponemos un nuevo actor: el ejército. Los campos de aplicación más conocidos del polvo de cobre son: electrónica, semiconductores, recubrimientos antibacterianos, impresión 3D, productos farmacéuticos y fabricantes de pinturas. Para los militares, las posibles aplicaciones serían casi ilimitadas. Todo, desde satélites hasta vehículos de transporte de tropas, podría resultar invisible para los radares modernos. Esta ventaja táctica podría valer miles de millones de dólares para los militares del mundo. Continuaremos monitoreando el mercado e informando.
ISE AG – Abril 2024
