Materiales avanzados - El nuevo material reúne nanotubos de carbono y MXene en 17,5 micrómetros para bloquear interferencias, limitar la radiación térmica y conservar resistencia mecánica con poco grosor
El mismo film ultrafino que aspira a proteger equipos de cazas y naves espaciales también tiene un destino mucho más cotidiano en teléfonos, dispositivos vestibles y futura electrónica plegable. Esa amplitud de usos nace de una película flexible de 17,5 micrómetros que reúne protección frente a interferencias electromagnéticas y menor emisión infrarroja, una pareja de prestaciones que puede ahorrar blindajes metálicos pesados cuando cada gramo cuenta.
El equipo coreano bloquea casi todas las ondas incidentes
Un equipo encabezado por Taehoon Kim, investigador de la División de Materiales Compuestos y de Convergencia del Instituto Coreano de Ciencia de Materiales (KIMS), ha desarrollado esta película junto con grupos dirigidos por Seon Joon Kim y Jaewoo Kim, del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST).
Los resultados, publicados en Advanced Composites and Hybrid Materials, describen un material formado por fibras de nanotubos de carbono y MXene capaz de frenar más del 99,9999999% de las ondas electromagnéticas incidentes en bandas empleadas por comunicaciones y radar.
La arquitectura elegida toma prestada una idea de la albañilería y asigna papeles distintos a sus dos componentes, con las fibras de nanotubos alineadas como ladrillos y el MXene ocupando los huecos como mortero conductor. Antes del ensamblaje, el equipo funcionalizó la superficie de las fibras con grupos amina para favorecer la adhesión; después las hizo pasar de forma continua por una solución de MXene y las enrolló unas junto a otras. Así se reduce el deslizamiento entre fibras y se crean recorridos eléctricos continuos a través de la película.
Cada componente llegaba al laboratorio con ventajas útiles y problemas que dificultaban emplearlo por separado a gran escala. Los nanotubos de carbono aportan poco peso, flexibilidad, resistencia mecánica y buena conducción eléctrica, aunque su forma fibrosa complica fabricar láminas amplias y su emisividad infrarroja es relativamente alta. El MXene permite obtener capas conductoras finas y emite menos radiación infrarroja, pero sus películas pueden ser frágiles y perder prestaciones con el tiempo.
La nueva película alcanza 1,02 gigapascales de resistencia
Las pruebas mecánicas llevaron la resistencia a tracción hasta 1,02 gigapascales, aproximadamente el doble del valor obtenido con una película fabricada únicamente con fibras de nanotubos en los ensayos del equipo. El material siguió funcionando tras flexiones repetidas y bajo condiciones exigentes de temperatura y humedad. KIMS sitúa su grosor alrededor de una quinta parte del de un cabello humano, de modo que esa resistencia queda concentrada en una capa extremadamente delgada.
El apantallamiento electromagnético alcanzó unos 90 decibelios o más en frecuencias de radar y en algunas bandas emergentes de alta frecuencia asociadas a 5G y 6G. Ese resultado describe la capacidad de impedir que las ondas atraviesen el material, útil para proteger electrónica frente a interferencias, inhibición o pulsos electromagnéticos.
Los investigadores coreanos desarrollan un blindaje ultrafino y flexible
La superficie de MXene también reduce la energía infrarroja emitida respecto a los nanotubos solos, con un efecto mantenido desde temperatura ambiente hasta 300 grados Celsius. Las pruebas, sin embargo, no evaluaron si disminuye la señal devuelta hacia un receptor de radar, requisito distinto para tecnologías de furtividad.
Un antecedente publicado en 2024 permite medir el avance con cautela, porque otro equipo presentó entonces una película de MXene y nanotubos de carbono de 15 micrómetros con 72 decibelios de apantallamiento y 77 megapascales de resistencia. El nuevo diseño supera los 90 decibelios y multiplica por más de diez aquella resistencia, aunque ambos estudios emplearon diseños y ensayos algo diferentes.
La fabricación industrial deberá demostrar durabilidad durante años
El paso desde el laboratorio hacia aplicaciones operativas todavía exige fabricar láminas mucho mayores y comprobar que sobreviven durante años de uso fuera de las condiciones experimentales. Esa fase determinará si las prestaciones obtenidas en las muestras pueden mantenerse cuando aumenten las dimensiones y el material tenga que integrarse en componentes destinados a trabajar durante periodos prolongados.
La posibilidad de fabricar el film mediante un proceso continuo ofrece una vía para afrontar ese aumento de escala y acompaña otros movimientos orientados hacia su explotación tecnológica. El equipo tramita patentes sobre la tecnología principal y ya hay dos transferencias en marcha relacionadas con la producción de fibras de nanotubos de carbono. El siguiente examen llegará al trasladar esas prestaciones desde una película de laboratorio hasta componentes fabricables a dimensiones útiles.
