Tecnologia Stealth através de hexaferrita de bário e pó de cobre ultrafino na tinta
Desde 2008, pesquisas intensivas têm sido realizadas com uma ampla variedade de aditivos em uma ampla variedade de combinações, a fim de desenvolver tintas que conferem ao seu suporte metálico uma camada de camuflagem que absorve o radar. Em 2022, foi publicado um teste muito interessante usando hexaferrita de bário e pó de cobre ultrafino combinados, que absorveu um terço dos feixes de radar. Em 2023, quatro vezes mais pó de cobre ultrafino foi vendido repentinamente do que no ano anterior.
A tecnologia
Os materiais compósitos poliméricos chegaram a todas as áreas das nossas vidas devido ao seu baixo peso e facilidade de processamento, bem como à sua extraordinária combinação de propriedades. Tanto é que esses materiais podem ser encontrados em viagens espaciais, na aviação e até na indústria de defesa. Neste contexto, foi discutido o uso de compósitos poliméricos para aplicações de absorção de radar. Radar é um sistema de detecção de objetos que utiliza ondas eletromagnéticas para determinar informações como distância, altura, direção ou velocidade dos objetos. Este sistema pode detectar objetos em movimento, como aviões, navios e automóveis, bem como objetos estacionários, como terra. Informações sobre formações meteorológicas também podem ser obtidas por meio de radar. Esta tecnologia, que revolucionou a guerra aérea e marítima, é um dos desenvolvimentos tecnológicos mais importantes da Segunda Guerra Mundial. Na verdade, o termo RADAR foi cunhado pela Marinha dos EUA em 1940 como uma abreviatura de RAdio, Detection, And Ranging. Posteriormente ganhou importância não só para aplicações militares e policiais, mas também para manobras de voo e detecção, coleta de dados meteorológicos.
Se você observar como o radar funciona, parece bastante simples: um sinal é enviado, ele ricocheteia em um objeto e esse sinal refletido é então captado por algum tipo de receptor. Isto se baseia no mesmo princípio do eco do som em uma parede. No entanto, o som não é usado como sinal no sistema de radar, mas sim microondas. A força de reflexão e refração dessas ondas depende das propriedades e da superfície do material do qual o sinal é enviado. Se o sinal do radar atingir uma superfície perfeitamente plana, o sinal será refletido em uma direção. Quando atinge uma superfície irregular, é refletido em múltiplas direções, com apenas uma pequena porção do sinal original sendo enviada de volta ao receptor. Outra forma de reduzir o sinal refletido é fazer com que o sinal seja absorvido pelo material pelo qual passa. Os materiais absorventes de radar que conhecemos têm um mecanismo que retém os sinais de radar recebidos e evita que sejam refletidos. As formas mais antigas desses materiais foram usadas pelos alemães durante a Segunda Guerra Mundial.
Hexaferrita de bário e pó de cobre ultrafino foram utilizados para a produção de revestimentos compósitos absorventes de radar. Pós de hexaferrita de bário foram sintetizados pelo método sol-gel e utilizados como material de partida para o processo de síntese. Após o processo de síntese, foram preparadas misturas adicionando hexaferrita de bário e pó de cobre ultrafino em diferentes quantidades a uma resina de poliuretano (para determinar a dependência da concentração). Ao aplicar essas misturas nas superfícies de substratos de vidro e metal, foram obtidos revestimentos com espessura de 3 mm. Em seguida foram secos ao ar à temperatura ambiente.
Observando a morfologia da hexaferrita de bário, pode-se observar que ela possui partículas revestidas com bordas lisas e o tamanho médio das partículas é de cerca de 5 μm. O cobre é uma partícula relativamente grande na faixa de tamanho de 7 a 10 μm.
O valor de absorção de radar da amostra contendo 5% de hexaferrita de bário e 10% de pó de cobre absorveu no máximo 11,38%, enquanto o valor de absorção da amostra com mais cobre aumentou e ultrapassou 12%. Um valor máximo pode teoricamente ser superior a 80% de absorção.
Quanto ao mecanismo do cobre, o cobre não absorve ondas eletromagnéticas. O mecanismo de absorção do radar no cobre é ligeiramente diferente daquele da hexaferrita de bário. Quando a onda eletromagnética atinge a superfície do cobre, o campo elétrico aciona os portadores de carga (elétrons) para produzir uma corrente alternada. Quando as ondas eletromagnéticas atingem a superfície do cobre, os elétrons livres oscilam com a mudança do campo elétrico e magnético, criando uma corrente elétrica. A corrente alternada gerada cria um campo magnético alternado dentro e ao redor do condutor. Neste caso, é criada uma contraforça eletromagnética que força os portadores de carga a permanecerem na superfície do condutor. Isso significa que suas ondas eletromagnéticas são absorvidas pelos elétrons do metal ou se propagam de volta na mesma direção. Ao mesmo tempo, parte da energia eletromagnética é perdida na forma de calor.
O exame desses resultados mostra que os revestimentos reforçados com ferrita de bário e pó de cobre apresentam valores de saturação magnética mais elevados do que as camadas únicas. À medida que a quantidade de hexaferrita de bário e cobre aumenta, o valor de absorção do radar aumenta. Assim a adição de hexaferrita de bário e cobre resultou em uma boa sinergia em termos de aumento do poder de absorção. Essa sinergia se deve ao fato dos aditivos contribuírem separadamente para o compósito com suas propriedades magnéticas e elétricas. Assim, o mecanismo de cada aditivo foi ativado e o desempenho de absorção do radar foi aumentado de diferentes maneiras.
O mercado de pós de cobre
O pó de cobre é cada vez mais produzido na Rússia, Canadá e Chile. No Canadá e no Chile, é produzido principalmente pó biológico, quase redondo, que também é adequado para aplicações farmacêuticas. Na Rússia, o pó de cobre é produzido quase exclusivamente para aplicações tecnológicas.
Com a guerra (quente) que a Rússia iniciou contra a Ucrânia em 2022, o mercado mudou em muitas áreas do comércio global. Os bancos ocidentais só ocasionalmente aceitam transferências provenientes da venda de produtos russos. Milhares de empresas russas reestruturaram-se e desmantelaram as suas empresas na Rússia e reconstruíram-nas em países vizinhos, simplesmente transferiram as suas máquinas ou até começaram de novo no estrangeiro. Como resultado, hoje vemos produtores de pó de cobre ao longo da fronteira russa, da Estónia ao Cazaquistão.
Como a maioria dos produtores de pós metálicos ultrafinos são nossos clientes, estamos em uma posição bastante boa para monitorar o mercado de pós de cobre ultrafinos. Cada vez mais temos visto grandes quantidades sendo vendidas. Em 2018, estimamos o comércio global em cerca de 20 toneladas. Só em 2023 teremos visto mais de 60 toneladas mudarem de mãos. Isto significa que pode ser assumido um volume comercial anual actual de cerca de 100 toneladas.
Como a necessidade de pó de cobre em outras áreas de aplicação não aumentou na mesma proporção nos últimos cinco anos, estamos assumindo um novo ator – os militares. As áreas de aplicação bem conhecidas do pó de cobre são: eletrônica, semicondutores, revestimentos antibacterianos, impressão 3D, produtos farmacêuticos, fabricantes de tintas. Para os militares, as aplicações possíveis seriam quase ilimitadas. Tudo, desde satélites a transportadores de tropas, poderia ser invisível aos radares modernos. Esta vantagem táctica poderá valer milhares de milhões de dólares para as forças armadas mundiais. Continuaremos monitorando o mercado e reportando.
ISE AG – abril de 2024
