Los materiales poliméricos son cada vez más usados en los sectores donde se requieren materiales con altas prestaciones y propiedades avanzadas diversas como son los sectores de la construcción y transporte. Esto se debe a las grandes ventajas que presentan los materiales poliméricos, lo que provoca la introducción de éstos en muchas aplicaciones, sustituyendo a otras familias de materiales. Entre otras, tienen las siguientes características diferenciadoras:
• Buenas prestaciones: Material inherentemente resistente a la corrosión y con alta durabilidad, así como una gran ligereza y con una alta relación resistencia/ peso.
• Libertad de diseño: Permite formas complejas y variedad de procesos de fabricación.
• Permite altos volúmenes de producción a bajo coste.

Otro de los sectores donde los materiales poliméricos tienen un gran potencial es el de las telecomunicaciones, donde existe la necesidad de disponer de materiales con diferentes formas de interacción con la radiación electromagnética, desde materiales que tengan una nula interacción hasta materiales que sirvan como barrera de ésta.
Hablando desde una perspectiva generalista, los materiales poliméricos tienden a ser relativamente transparentes a la radiación electromagnética. Este hecho crea un interesante punto de partida que permite plantear grandes progresos en la obtención de materiales que tengan una nula interacción con la radiación electromagnética, y que, por tanto, sirvan como materiales radomos. Adicionalmente, con los materiales poliméricos también es posible conseguir el efecto contrario. Los avances en las técnicas de síntesis, funcionalización y dopaje han permitido aprovechar las ventajas de estos materiales al mismo tiempo que ofrecer la capacidad de apantallar las ondas electromagnéticas, sirviendo como materiales de blindaje.

¿Qué es la constante dieléctrica y qué es un material radomo?
La constante dieléctrica es una magnitud física que nos cuantifica la capacidad de un material para acumular carga eléctrica, por lo tanto, a menor constante dieléctrica menor acumulación y menor apantallamiento electromagnético.
El requisito principal para que un material se considere radomo es que, siendo preferiblemente opaco a la luz visible, sea transparente a las ondas electromagnéticas. Por ello, los radomos son materiales dieléctricos de muy baja pérdida. De hecho, un material ideal para tener la funcionalidad de radomo tendría una constante dieléctrica de 1, equivalente al aire a efectos prácticos. Los materiales con constantes dieléctricas más cercanas a 1 suelen ser los mejores para el diseño de un radomo.

¿Qué es el apantallamiento electromagnético y qué es un material de blindaje?
El apantallamiento electromagnético (EMI-Shielding) es la capacidad de bloquear o minimizar campos electromagnéticos a través de barreras hechas de material conductor o magnético, en un espacio concreto. El apantallamiento puede reducir efectos no deseados respecto la interferencia electromagnética como son el acoplamiento de ondas de radio, campos electromagnéticos y campos electroestáticos. Las características de un apantallamiento van a depender de varios factores como son el material de uso, la geometría del espacio, la frecuencia del campo electromagnético y de la presencia de aperturas.

El material de blindaje es aquel que produce una pérdida de ondas electromagnéticas, actuando como barrera, es decir, provocando que gran parte de las ondas electromagnéticas que inciden sobre el material no pasen a través del mismo. Primeramente, la onda es parcialmente reflejada por la superficie y, posteriormente, parte de las ondas transmitidas (no reflejadas) son atenuadas cuando pasan a través de dicho material. De esta forma, se distinguen dos efectos de pérdida electromagnética, la reflexión y la absorción. Por lo tanto, la Efectividad del Apantallamiento (Shielding Effectiveness) de un material de blindaje es igual a la suma de ambos efectos, y cuantifica el campo electromagnético que se evita que pase a través del mismo.

Aplicaciones de los materiales radomos y de los de blindaje.
Tanto la función de los materiales radomos como la de los de blindaje es la de proteger los equipos que envuelven. Sin embargo, aunque la finalidad sea la misma, los radomos protegen al equipo de factores físicos interviniendo lo mínimo en las interconexiones electromagnéticas, mientras que los blindajes protegen al equipo de las interferencias electromagnéticas generadas por otros equipos.
Los radomos tienen como principal aplicación la protección de antenas. El empleo de estos materiales ayuda a reducir la carga del viento sobre la propia antena y la estructura, y evita la acumulación de hielo, además de otros efectos ambientales adversos. Existen, principalmente, 2 tipologías de protecciones tipo radomo. Uno de estos tipos son las cubiertas laterales, que se presentan con diferentes configuraciones (esférica, cónica o plana), y que se colocan en la estructura de la antena de forma contigua a la/s zona/s que se quiere/n resguardar, protegiéndolas lateralmente. El otro tipo son las cubiertas exteriores, que no forman parte de la estructura de la antena, sino que forman una estructura propia que envuelve completamente la antena y que, por lo tanto, la aloja en su interior. Existen casos de radomos externos en los que la misma estructura del objeto es la que cumple adicionalmente esta función, como por ejemplo el fuselaje de los aviones. Los radomos externos son los más comunes.
Por otra parte, los blindajes tienen un amplio campo de aplicaciones funcionando como material de apantallamiento electromagnético. Se utilizan, entre otros, en instrumentación sanitaria (aparatos de Resonancia Magnética), en salas o armarios de conservación de datos informáticos, en componentes electrónicos o sensores sensibles al ruido electromagnético, en la protección de transformadores o alimentadores, o en el aislamiento de las baterías de los vehículos eléctricos. En el caso de querer aislar un foco de emisión, o en el de querer inmunizar un espacio/equipo concreto, la solución más común es la de instalar paneles o recubrimientos apantallantes. De esta forma, se pueden cubrir las paredes, techo y suelo del espacio donde se encuentra el equipo. Por el contrario, en el caso de elementos más pequeños, la mejor opción es cubrir el equipo/componente con una carcasa exterior.

El papel de los materiales poliméricos en la evolución de los radomos y blindajes.
Gracias a su gran versatilidad, a sus diversas prestaciones, a su gran ligereza y a su bajo coste, los materiales poliméricos se ofrecen como una alternativa altamente competitiva para la obtención de un amplio rango de soluciones en radomos y blindajes, donde cada aplicación concreta puede encontrar su solución óptima.
Adicionalmente, los desarrollos llevados a cabo en este campo están permitiendo realizar importantes avances tecnológicos. Por una parte, se están desarrollando materiales radomos basados en composites de fibra continua que permiten la integración de antenas de diferentes tipologías. Esto abre la puerta al desarrollo de nuevos productos, como mobiliario urbano o del hogar, adaptados al actual reto del IoT (Internet of Things) y de las ciudades inteligentes. Por otra parte, se están desarrollando materiales de blindaje basados en polímeros termoplásticos, en polímeros termoestables y en composites de fibra continua que permiten reducir el peso respecto a las soluciones basadas en componentes metálicos y que consiguen una alta efectividad en el apantallamiento electromagnético. Estos materiales tienen un especial potencial en aplicaciones relacionadas con la movilidad sostenible.

En AIMPLAS, Instituto Tecnológico del Plástico, se están llevando a cabo diversos proyectos de I+D relacionados con esta temática. Uno de estos proyectos es FLEXOTRONICA, proyecto financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE), en el cual se han desarrollado, entre otras cosas, diferentes tipologías de materiales poliméricos para blindaje. Otro proyecto, nuevamente financiado por el IVACE, es EPLAST, en el cual se ha trabajado en el desarrollo tanto de blindajes como de radomos.

Autor:  Blai López Rius, investigador en Construcción y Energías Renovables