El efecto multipactor es una descarga en avalancha de electrones que ocurre en componentes de radiofrecuencia y microondas cuando están en vacío, la misma condición que existe en el espacio. Cuando se activa, provoca daños catastróficos e irreparables en dispositivos como las antenas de comunicación de un satélite.
El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en colaboración con su spin-off Nanostine, desarrolló un recubrimiento que protege a estos componentes frente a ese riesgo. El trabajo se hizo junto a la Agencia Espacial Europea (ESA), se publicó en la revista Applied Surface Science y ya cuenta con una patente solicitada.
Por qué el material actual tiene los días contados
La mayoría de los recubrimientos protectores que se usan hoy en estos componentes están hechos con Alodine. El problema es que ese material es perjudicial para la salud y el medio ambiente, según explicó Lidia Martínez, investigadora del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid y una de las autoras del trabajo. La Unión Europea busca prohibirlo, pero hasta ahora ninguna de las alternativas propuestas ofrecía las prestaciones que exige el sector aeroespacial.
La ESA lleva más de cuatro décadas buscando una solución al problema. Uno de sus proyectos actuales en esta línea, denominado NanoMitigate, plantea justamente un recubrimiento rugoso a escala nanométrica basado en nanopartículas de oro y plata, la misma dirección que siguió el equipo del CSIC.
La clave: bajar de la microescala a la nanoescala
Buena parte de las alternativas al Alodine trabajaron hasta ahora modificando la rugosidad de la superficie a escala micrométrica. El equipo del CSIC decidió ir un paso más allá y trabajar a nivel nanométrico, es decir, con estructuras una millonésima parte de un metro más pequeñas.
El resultado es un recubrimiento metálico nanoestructurado de oro y plata, fabricado con dispositivos de ultra alto vacío, que no solo logra sustituir al Alodine sino que además mejora sus prestaciones.
Los números que confirman la mejora
La ESA exigía un material con un rendimiento bajo de emisión de electrones secundarios, el origen mismo del efecto multipactor. El recubrimiento del CSIC reduce en un 30% esa emisión en comparación con el Alodine.
El otro punto crítico es la energía de corte, el valor de energía a partir del cual los electrones que chocan contra la superficie empiezan a generar más electrones de los que llegan. Según Martínez, la fórmula desarrollada en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid es un 300% más eficiente que las soluciones actuales en ese parámetro. «No solo suplimos el problema actual, sino que mejoramos lo que hay ahora», resumió la investigadora.
La fabricación se realiza con tecnologías de ultra alto vacío, lo que en la práctica significa que el proceso es relativamente fácil de escalar a nivel industrial. El desarrollo contó también con el programa de Doctorado Industrial de la Comunidad de Madrid, a cargo del investigador César Rodríguez Castañeda, y con la participación de la propia ESA a través de su Business Innovation Center, coordinado en Madrid por la Fundación Madri+d.
Qué falta para que esto llegue al espacio
La patente del recubrimiento ya está solicitada de forma conjunta entre el CSIC y Nanostine, y ya existe un acuerdo de licencia para que la spin-off comercialice el material, enfocado principalmente al sector aeroespacial.
Sin embargo, el camino todavía es largo. Según Martínez, la investigación necesaria para llevar un recubrimiento hasta ser usado en el espacio ronda una década, con cada paso de validación por delante. Los ensayos hasta ahora se hicieron en laboratorios homologados de la propia ESA, que mostró su satisfacción con los resultados, aunque la investigadora fue clara: los resultados son muy prometedores, pero todavía hay que seguir trabajando.
