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Materiales para la absorción de microondas

El estudio de microhilos amorfos con composiciones ricas en cobalto o hierro, protegidos con fundas de vidrio, es un tema de creciente interés debido a las interesantes propiedades magnética de estos sistemas en un amplio rango de aplicaciones. Entre otras propiedades, cabe destacar la resonancia magnética que presentan en la región de las microondas.

Los microhilos consisten en un cuerpo central (core) metálico amorfo (sin estructura cristalina) de varias decenas de micras de diámetro recubiertas por una funda de vidrio. Estos microhilos se obitenen por una técnica de extracción de melt-spinning basada en el método clásico de Taylor.

Las propiedades de absorción de los microhilos son únicas y dependen de diferentes factores, incluyendo la composicón, la relacion de diámetros entre el core metálico y el recubrimiento vítreo, la temperatura, las tensiones aplicadas al hilo, los campos magnéticos de baja frecuencia aplicados, etc. Estas posibilidades de variación de las propiedades del microhilo permiten usarlos en multitud de aplicaciones, desde absorventes de microondas a etiquetas magnéticas. Sin embargo, no existe un entendimiento completo de la relación entre los procesos físicos y los parámetros que pueden afectarles. El objetivo de nuestro laboratorio es estudiar los procesos de absorción de microondas en microhilos en diferentes condiciones, mediante diversos experimentos desarrollados ex-profeso ara comprender la complejidad del problema y diseñar estrategias de investigación y modificación de estos materiales.

Las propiedades de absorción de microondas (en torno a los 1.29 GHz) de los diferentes materiales se estudian en el interior de una cámara anecoica especialmente diseñada para evitar los ruidos electromagnéticos, empleando antenas helicoidales. Una antena emite una onda circularmente polarizada mientras que la segunda onda recibe la señal transmitida por la zona en la que se encuentra el microhilo meidante un Analizador de Espectros, que permite ver la forma en la que el material absorbe las diferentes frecuencias.

Nuestros resultados muestran que la onda elctromagnética con frecuencia de GHz está modulada, es decir, hay absorción de energía, cuando en el camino de la onda hay un microhilo sometido a un campo electromagnético de baja frecuencia o cuando a través del michohilo se hace circular una corriente alterna. La amplitud de esta modulación depende de la amplitud del campo de baja frecuencia aplicado, aumentando con ésta hasta que el microhilo se satura y la amplitud de la modulación se estabiliza. Experimentos realizados aplicando tensión al microhilo demuestran que la absorción de energía electromagnética es función además de esta tensión.

Estos experimentos muestran un futuro prometedor para las aplicaciones de los microhilos en la absorción de microondas. Por desgracia, debido a la imposibilidad actual de controlar todos los parámetros del problema, no esposible por el momento realizar una cuantificación del efecto, siendo además muy difícil extraer conclusiones de nuestros resultados preliminares. Por ello, en la acualidad estamos desarrollando nuevos experimentos para medir la permeabilidad magnetica de los microhilos de forma directa, usando para ello un analizador de redes. Este equipo permitirá medir la permeabilidad magnética compleja in un amplio rango de frecuencias, realizando medidas tanto en espacio abierto como en líneas de transmisión coaxiales y guias de ondas de diferentes tipos.