Contenido solutions n° 1/2012 > Desarrollo de materiales

Los investigadores de SCHOTT analizan la estructura cristalina del material durante el proceso de fabricación con un difractómetro de ­rayos X. Foto: SCHOTT/C. Costard

Listas para aplicaciones de gama alta


Las vitrocerámicas se pueden utilizar como componentes en antenas de alta potencia para la banda de GHz y filtros de altas frecuencias. El departamento de Investigación de SCHOTT ha desarrollado junto con un fabricante unos prototipos iniciales.


Thilo Horvatitsch

El estudio de materiales acreditados puede revelar potenciales insospechados. La vitrocerámica, por ejemplo, se hizo popular como material estable frente a las fluctuaciones de temperatura, para uso en la cocina (placas de cocción CERAN®) y en la astronomía (espejos de telescopio de ZERODUR®). Investigadores de SCHOTT han descubierto ahora que el principio de cristalizar partes de una masa fundida de vidrio para obtener propiedades definidas se puede utilizar en una aplicación completamente distinta y muy prometedora: la telefonía móvil. Las vitrocerámicas son adecuadas allí como componentes para antenas de potencia extraordinariamente elevada, por ejemplo en postes emisores y aplicaciones GPS.

El joven investigador y actual doctorando Hubertus Braun, en colaboración con la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia, ha sido el responsable del trabajo fundamental de desarrollo como parte de su proyecto de final de carrera. Mientras investigaba en SCHOTT, este físico de 26 años logró fabricar un primer material de antena. Fue un éxito en varios sentidos: ya se han fabricado los primeros prototipos de antena vitrocerámica en cooperación con la empresa británica Sarantel. Además, el trabajo de Hubertus Braun le ha valido un premio promocional para estudiantes de ciencias naturales e ingenierías de la Fundación Vodafone, dotado con 5.000 €.

Este desarrollo no ha sido de ninguna manera producto de la casualidad. Por una parte, el inmenso potencial de futuro de la vitrocerámica lleva bastante tiempo siendo un tema de la investigación en SCHOTT (ver también un material con potencial de futuro). Por otra parte, la demanda de materiales para antenas de la banda de GHz y los correspondientes filtros para altas frecuencias ha seguido creciendo en los últimos años, especialmente para la navegación por satélite, la telefonía móvil y la electrónica para hornos microondas. Los denominados materiales (cerámicos) dieléctricos son componentes esenciales de estas aplicaciones de gama alta. Permiten miniaturizar las antenas y mejorar su eficiencia, además de ser menos susceptibles a las interferencias que los componentes convencionales hechos de metal.
Cuando se utiliza como material para una antena, la vitrocerámica permite miniaturizar los componentes y mejorar la eficiencia operativa. Foto: SCHOTT/C. Costard
”El objetivo de mi trabajo ha sido producir estos materiales cerámicos dieléctricos en forma de vitrocerámicas y mostrar su potencial para las aplicaciones en telefonía móvil” explica el investigador Braun. El resultado concreto es un material para antenas que ofrece ventajas importantes frente a los materiales cerámicos utilizados hasta ahora, fabricados utilizando polvo y procesos de sinterización. La vitrocerámica es conocida también por sus muy bajas pérdidas de radiación electromagnética. Además, es especialmente homogénea y no porosa. Por esta ­razón, los recubrimientos metálicos que se aplican posteriormente quedan mucho mejor adheridos que sobre una cerámica sinterizada porosa y no pueden penetrar en el material, posiblemente afectando a sus prestaciones. Las vitrocerámicas tienen también la ventaja de que se pueden producir en masa.
SCHOTT ha iniciado ya la investigación industrial basándose en los resultados de este trabajo, para los que se ha solicitado ya una patente. ”Nuestros resultados iniciales han sido mejores de lo esperado. Ahora se trata de evaluar la aptitud para el mercado específica de esta aplicación y de seguir optimizando el material,” concluye Hubertus Braun. <|