Tecnologías emergentes Se prepararon 9 probetas cuadradas de 35 x 35 mm, sobre las que se aplicó el recubrimiento de material compues-to dopado con grafeno en distintos porcentajes, tal y como se puede ver en la figura 1. Dos de las probetas se utilizaron como blancos; la primera sin recubrimiento alguno como blanco de calibración del sistema de medición (blanco 1) y la segunda, con una capa de barniz sin dopaje (blanco 2). Para estudiar la capacidad de absor-ción de energía electromagnética de las muestras, se utilizó una cámara anecoica y una antena emisora-re-ceptora para el rango de frecuen-cias correspondiente a la banda X (8.2‑12.4 GHz) con una emisión cons-tante de 10 dB. El barrido de frecuen-cias se realizó entre 8,5 y 12 GHz con las probetas situadas a 1 metro de la boca de la antena y con ángulo de inci-dencia de 0º. Para cada probeta se ob-tuvieron los valores de reflexión (S11), correspondientes a todo el barrido de frecuencias descrito. Esta configura-ción corresponde a la región de campo lejano para este rango de frecuencias, de modo que la forma del frente de onda es constante con la distancia. Los valores de absorción electromag-nética obtenidos para diferentes can-tidades de grafeno presentes en el revestimiento de las probetas mostra-ron tres comportamientos diferentes dependiendo del rango de frecuencias de la radiación incidente (Figura 3). Para el rango más bajo de frecuencias comprendido en la banda X (8,5 GHz), la absorción del revestimiento mejo-ra al aumentar el dopaje de grafeno, alcanzando su máximo valor para un porcentaje del 1%. Para la zona inter-media de la banda, comprendida en-tre los 9 y los 10,5 GHz, la variación de la absorción con el porcentaje de grafeno muestra que la mayor absor-ción se produce para un dopaje del 2%, obteniéndose las dos absorcio-nes máximas de toda la banda X para 9 y 10,5 GHz. Para la zona más alta de frecuencias (entre 11 y 12 GHz) la ten-dencia es similar a la observada en el intervalo de frecuencias anterior pero con un leve incremento tras el 2% de dopaje, hasta alcanzarse el máximo para una adición de grafeno del 5%. Los resultados obtenidos demuestran que la adición de pequeñas cantida-des de grafeno (<5%) permite au-mentar la absorción electromagnética de un material compuesto, así como ajustar el máximo de absorción a la frecuencia deseada mediante la va-riación del porcentaje de dopaje. Esta tecnología permite combinar los di-ferentes dopajes en un revestimiento multicapa para maximizar su efecti-vidad. El comportamiento observado en los recubrimientos obtenidos, es similar al descrito por otros autores para nanocomposites basados en distintos polímeros y dopados con nanomateriales como los CNT o las nanoplaquetas de grafeno. Aunque el mecanismo que produce este aumento en la absorción de un nanocomposite basado en el grafeno no se conoce en profundidad, la Figu-ra 4 muestra un esquema del posible funcionamiento del sistema. Las lámi-nas de grafeno forman multitud de án-gulos diédricos entre sí, de modo que las microondas sufren un elevado nú-mero de reflexiones dentro de la matriz de polímero, incrementando sensible-mente la longitud de propagación en la misma. Cada reflexión produce una pérdida de energía electromagnética, disipada en forma de energía térmica, debido probablemente a movimientos moleculares (conducción iónica, re-lajación dipolar, etc.) provocados por la interacción de las microondas con materiales dieléctricos. Los resultados obtenidos apoyan la viabilidad del desarrollo de nuevos nanocomposites basados en el gra-feno con mejores prestaciones de absorción electromagnética, que per-mitan la construcción de plataformas aéreas, navales y terrestres con una capacidad furtiva mejorada. Conclusiones En este artículo se presentan los prime-ros resultados obtenidos por un grupo de investigación de la Universidad de Cartagena para una serie de nanocom-posites preparados a base de un barniz marino convencional (material polimé-rico) y grafeno, como posible recubri-miento reductor de firma radar. Fig. 3. Variación de la absorción de las muestras en función del porcentaje de grafeno para los tres rangos de la banda X respecto al porcentaje de grafeno: zona de baja frecuencia (a), de frecuencias intermedias (b) y de altas frecuencias (c). (Fuente: UPCT). Estos resultados demuestran la via-bilidad del desarrollo de nuevos na-nocomposites basados en el grafeno con mejores propiedades de absorción en la banda X y con capacidad de ser ajustados para optimizar su firma radar a una misión específica o un teatro de operaciones concreto. Un revestimien-to multicapa constituido por varias ma-nos de este tipo de pinturas, con diver-sos porcentajes de grafeno y diferentes espesores, podría mejorar de un modo muy significativo las tecnologías stealth disponibles en la actualidad, permitien-do a medio plazo la obtención de plata-formas aéreas, terrestres y navales con capacidad furtiva mejorada. Fig. 4. Representación esquemática del mecanismo de incremento en la absorción electromagnética de un nanocomposite basado en el grafeno. (Fuente: UPCT). Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 62. Tercer trimestre 2019 13
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