Materiales

Una nueva tinta abre la puerta al radar impreso en 3D

Los investigadores han desarrollado un nuevo método a partir de tintas especiales para fabricar componentes cruciales del radar

  • Viernes, 18 de diciembre de 2015
  • Por Mike Orcutt
  • Traducido por Teresa Woods

Foto: Una avanzada impresora 3D distribuye una tinta conductora para construir un dispositivo electrónico que pueda filtrar la radiación electromagnética. El tubo horizontal utiliza una aspiradora para retirar la tinta sobrante.

Ya podemos añadir la tecnología de radar a la lista creciente de cosas raras, pero útiles, que se pueden fabricar con la impresión 3D.

Imprimir la electrónica de los sofisticados sistemas de radar sobre hojas de plástico haría que los sistemas fuesen a la vez más baratos y más versátiles. Esto tendría unos beneficios militares obvios, pero también muchas aplicaciones civiles en potencia,como un radar de meteorología y los coches autónomos. Un reto importante para la impresión de electrónica capaz de lidiar con las ondas de radio de alta frecuencia es desarrollar "tintas" novedosas con las propiedades eléctricas adecuadas.

De arriba a abajo: Un transformador desfasador impreso, una superficie de frecuencia selectiva (FSS, por sus siglas en inglés), y un primer plano de la FSS. En el primer plano, los varactores son los objetos de forma ovalada entre los cuadrados de tinta conductora de color plata. Contienen tanto la tinta plateada (las líneas serpenteantes) y la nueva tinta desarrollada (los óvalos de color marrón).

Investigadores de un laboratorio de la Universidad de Massachusetts–Lowell  en EEUU y que está patrocinado por Raytheon dicen tener la solución: una nueva tinta "funcional" que han utilizado para imprimir dispositivos ajustables para generar o detectar ondas de radio de unas frecuencias determinadas, una capacidad esencial de los sistemas de radar. Funcionan por la transmisión de las ondas de radio para detectar después las señales retornadas tras chocar con un objeto dentro de su trayectoria.

La nueva tinta es clave para la impresión de un tipo específico de condensador llamado de voltaje variable o varactor. Los investigadores creen que el suyo representa el primero totalmente impreso, un componente esencial de determinados dispositivos electrónicos sintonizables empleados en los sistemas militares de radar además de en los sistemas anticolisión de automóviles y las torres de telefonía móvil.

Se necesita uno de esos dispositivos, llamado un transformador desfasador, para dirigir electrónicamente el haz de un sistema llamado de radar en fase. Otro dispositivo que ahora se puede imprimir gracias a la nueva tinta es una superficie de frecuencia selectiva (FSS, por sus siglas en inglés) – en esencia, un filtro que puede bloquear determinadas frecuencias de radiación electromagnética o dejarlas pasar. Tales filtros previenen que la radiación indeseada interrumpa un sistema de radar. También pueden ser utilizados para cosas como proteger un entorno concreto, como un hospital.

La posibilidad de imprimir estos sistemas podría dar paso algún día a unos procesos de fabricación más baratos y rápidos que los actuales, afirma Christopher McCarroll, que codirige el Instituto de Investigación Raytheon UMass-Lowell. El cuello de botella siempre ha sido que los dispositivos electrónicos de alto rendimiento generalmente dependen de materiales que requieren una fabricación a altas temperaturas, lo cual es incompatible con el plástico.

Los investigadores ya han desarrollado tintas conductoras, que a menudo contienen nanopartículas de metal y que pueden ser procesadas a temperaturas relativamente bajas (ver Baterías impresas). Las tintas que produzcan dispositivos sintonizables para sistemas de radar deben contener materiales con ciertas propiedades eléctricas que pueden ajustarse al aplicarles una carga eléctrica.

La tinta que han desarrollado los investigadores de Raytheon y la Universidad de Massachusetts – Lowell está compuesta por diminutas partículas de tal material suspendida en un polímero termoplástico. La nueva tinta puede ser impresa y curada a temperaturas lo suficientemente bajas para ser compatible con ciertos plásticos.

Para fabricar los dos dispositivos, el grupo utiliza una impresora de chorros de aerosoles, que emplea chorros de gases para depositar con precisión la tinta conductora hecha de plata y otra impresora que depende de pequeñas vibraciones para dispensar la nueva tinta.

Foto: Una impresora crea una superficie de frecuencia selectiva al dispensar capas de tintas funcionales.

Los investigadores siguen experimentando con los diseños de materiales y dispositivos. También exploran maneras de combinar los dispositivos impresos con los chips informáticos de alta potencia que son esenciales para los sistemas de radar. McCarroll dice que "el sueño" es imprimir el sistema de radar al completo, pero la meta a corto plazo es desarrollar procesos eficientes para construir sistemas de tanto componentes impresos como fabricados con métodos convencionales.

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