Material absorbente de radiación

Uno de los tipos de RAM más conocidos es la pintura de esferas de hierro. Contiene diminutas esferas recubiertas de hierro carbonilo o ferrita . Las ondas de radar inducen oscilaciones moleculares a partir del campo magnético alterno de esta pintura, lo que convierte la energía del radar en calor. Este calor se transfiere a la aeronave y se disipa. Las partículas de hierro de la pintura se obtienen por descomposición del pentacarbonilo de hierro y pueden contener trazas de carbono , oxígeno y nitrógeno . Una técnica empleada en el F-117A Nighthawk y otras aeronaves furtivas similares consiste en utilizar esferas de hierro carbonilo aisladas eléctricamente, de dimensiones específicas, suspendidas en una pintura epoxi de dos componentes. Cada una de estas microesferas se recubre con dióxido de silicio como aislante mediante un proceso patentado. Posteriormente, durante el proceso de fabricación del panel, mientras la pintura aún está líquida, se aplica un campo magnético con una intensidad Gauss específica y a una distancia determinada para crear patrones de campo magnético en las esferas de hierro carbonilo dentro del ferrofluido de la pintura líquida . La pintura se endurece y el campo magnético mantiene las partículas en su patrón magnético. Se han realizado algunos experimentos aplicando campos magnéticos opuestos norte-sur a lados opuestos de los paneles pintados, lo que provoca que las partículas de hierro carbonilo se alineen (quedándose en posición vertical, paralelas tridimensionalmente al campo magnético). La pintura de bolas de hierro carbonilo es más eficaz cuando las bolas están uniformemente dispersas, aisladas eléctricamente y presentan un gradiente de densidad progresivamente mayor a las ondas de radar incidentes. Un tipo similar de RAM consiste en láminas de polímero de neopreno con granos de ferrita o partículas de negro de humo conductor (que contienen aproximadamente un 0,30 % de grafito cristalino en peso curado) incrustadas en la matriz de polímero. Las baldosas se utilizaron en las primeras versiones del F-117A Nighthawk, aunque los modelos más recientes utilizan RAM pintada. La pintura del F-117 se realiza mediante robots industriales para que la pintura se aplique de forma consistente con espesores y densidades de capa específicos. El avión está cubierto con baldosas "pegadas" al fuselaje y los huecos restantes se rellenan con "pegamento" de bolas de hierro. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos introdujo una pintura absorbente de radar hecha de sustancias ferrofluídicas y no magnéticas. Al reducir la reflexión de las ondas electromagnéticas, este material ayuda a reducir la visibilidad de las aeronaves pintadas con RAM en el radar. La empresa israelí Nanoflight también ha fabricado una pintura absorbente de radar que utilizananopartículas . ^{[ 9 ]} El ejército de la República de China (Taiwán) también ha desarrollado con éxito pintura absorbente de radar que actualmente se utiliza en los buques de guerra furtivos taiwaneses y en el avión de combate furtivo de fabricación taiwanesa que se encuentra actualmente en desarrollo en respuesta al desarrollo de tecnología furtiva por parte de su rival, la República Popular China continental , que es conocida por haber mostrado al público tanto buques de guerra como aviones furtivos. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

El absorbente de espuma se utiliza como revestimiento de cámaras anecoicas para mediciones de radiación electromagnética. Este material suele consistir en una espuma de uretano ignífuga cargada con negro de humo conductor [partículas esféricas de hierro carbonilo y/o partículas de grafito cristalino] en mezclas de entre el 0,05 % y el 0,1 % (en peso en el producto final), y cortada en pirámides cuadradas con dimensiones específicas para las longitudes de onda de interés. Se pueden lograr mejoras adicionales al estratificar las partículas conductoras en un gradiente de densidad, de modo que la punta de la pirámide tenga el menor porcentaje de partículas y la base contenga la mayor densidad. Esto presenta un cambio de impedancia "suave" para las ondas de radar incidentes y reduce aún más la reflexión (eco). La longitud desde la base hasta la punta y el ancho de la base de la estructura piramidal se eligen en función de la frecuencia más baja esperada cuando se busca un absorbente de banda ancha. Para la amortiguación de baja frecuencia en aplicaciones militares, esta distancia suele ser de 60 cm (24 pulg.) , mientras que los paneles de alta frecuencia son tan cortos como de 7,5 a 10 cm (3 a 4 pulg.) . Un ejemplo de una aplicación de alta frecuencia sería el radar policial (radar de medición de velocidad de banda K y Ka); las pirámides tendrían una dimensión de aproximadamente 10 cm (4 pulg.) de largo y una base de 5 cm × 5 cm (2 pulg. × 2 pulg.) . Esa pirámide se colocaría sobre una base cúbica de 5 cm × 5 cm y 2,5 cm (1 pulg.) de alto (altura total de la pirámide y la base de aproximadamente 12,5 cm o 5 pulg .). Los cuatro bordes de la pirámide son arcos suaves que le dan a la pirámide una apariencia ligeramente "abultada". Este arco proporciona cierta dispersión adicional y evita que cualquier borde afilado cree una reflexión coherente. Los paneles RAM se instalan con las puntas de las pirámides apuntando hacia la fuente del radar. Estas pirámides también pueden estar ocultas tras una cubierta exterior prácticamente transparente al radar, donde se requiere aerodinámica.                  El RAM piramidal atenúa la señal por dispersión y absorción. La dispersión puede ocurrir de forma coherente, cuando las ondas reflejadas están en fase pero se dirigen lejos del receptor, o de forma incoherente, donde las ondas pueden reflejarse de vuelta al receptor pero están desfasadas y, por lo tanto, tienen una menor intensidad de señal. Un buen ejemplo de reflexión coherente es la forma facetada del avión furtivo F-117A, que presenta ángulos a la fuente de radar tales que las ondas coherentes se reflejan lejos del punto de origen (generalmente la fuente de detección). La dispersión incoherente también ocurre dentro de la estructura de espuma, con las partículas conductoras suspendidas promoviendo la interferencia destructiva. La dispersión interna puede resultar en una  atenuación de hasta 10 dB. Mientras tanto, las formas piramidales se cortan en ángulos que maximizan el número de rebotes que hace una onda dentro de la estructura. Con cada rebote, la onda pierde energía en el material de espuma y, por lo tanto, sale con una menor intensidad de señal. ^{[ 1 ]} Otros absorbentes de espuma están disponibles en láminas planas, utilizando un gradiente creciente de cargas de carbono en diferentes capas. La absorción dentro del material de espuma se produce cuando la energía del radar se convierte en calor en la partícula conductora. Por lo tanto, en aplicaciones donde se manejan altas energías de radar, se utilizan ventiladores de refrigeración para disipar el calor generado.

Un absorbedor de Jaumann o capa de Jaumann es una sustancia absorbente de radar. Cuando se introdujo por primera vez en 1943, la capa de Jaumann consistía en dos superficies reflectantes igualmente espaciadas y un plano de tierra conductor. Se puede considerar como una pantalla de Salisbury generalizada y multicapa , ya que los principios son similares. Al ser un absorbedor resonante (es decir, utiliza la interferencia de ondas para cancelar la onda reflejada), la capa de Jaumann depende del espaciado λ/4 entre la primera superficie reflectante y el plano de tierra, y entre las dos superficies reflectantes (un total de λ/4 + λ/4). Debido a que la onda puede resonar a dos frecuencias, la capa de Jaumann produce dos máximos de absorción en una banda de longitudes de onda (si se utiliza la configuración de dos capas). Estos absorbedores deben tener todas las capas paralelas entre sí y al plano de tierra que ocultan. Los absorbedores de Jaumann más elaborados utilizan series de superficies dieléctricas que separan láminas conductoras. La conductividad de estas láminas aumenta con la proximidad al plano de tierra.

Se ha demostrado que los resonadores de anillo partido (SRR) en diversas configuraciones de prueba son extremadamente eficaces como absorbentes de radar. La tecnología SRR se puede utilizar junto con las tecnologías anteriores para proporcionar un efecto de absorción acumulativo. La tecnología SRR es particularmente eficaz cuando se utiliza en formas facetadas que tienen superficies perfectamente planas que no presentan reflejos directos hacia la fuente de radar (como el F-117A). Esta tecnología utiliza un proceso fotográfico para crear una capa de fotorresina sobre una lámina de cobre delgada (aproximadamente 0,18 mm o 0,007 pulgadas ) sobre un soporte dieléctrico (material de placa de circuito delgada) grabado en matrices de resonadores sintonizados, cada resonador individual tiene forma de "C" (u otra forma, como un cuadrado). Cada SRR está aislado eléctricamente y todas las dimensiones se especifican cuidadosamente para optimizar la absorción en una longitud de onda de radar específica. Al no ser un bucle cerrado "O", la abertura en la "C" presenta un espacio de dimensión específica que actúa como un condensador. A 35 GHz, el diámetro de la "C" es cercano a 5 mm (0,20 pulgadas) . El resonador se puede sintonizar a longitudes de onda específicas y se pueden apilar varios SRR con capas aislantes de espesores específicos entre ellos para proporcionar una absorción de banda ancha de la energía del radar. Cuando se apilan, los SRR más pequeños (de alta frecuencia) en el rango se orientan primero hacia la fuente de radar (como una pila de rosquillas que se hacen progresivamente más grandes a medida que uno se aleja de la fuente de radar). Se ha demostrado que las pilas de tres son efectivas para proporcionar una atenuación de banda ancha. La tecnología SRR funciona de manera muy similar a como operan los recubrimientos antirreflectantes en longitudes de onda ópticas . La tecnología SRR proporciona la atenuación de radar más efectiva de todas las tecnologías conocidas hasta ahora y está un paso más cerca de lograr la invisibilidad completa (furtivo total, "camuflaje"). También se está trabajando en longitudes de onda visibles, así como en longitudes de onda infrarrojas (materiales absorbentes LIDAR).     

Los radares operan en el rango de frecuencia de microondas, que puede ser absorbido por los nanotubos de pared múltiple (MWNT). La aplicación de MWNT a la aeronave provocaría la absorción del radar y, por lo tanto, una aparente menor sección transversal de radar . Una posible aplicación sería pintar el avión con los nanotubos. Recientemente, la Universidad de Michigan ha realizado investigaciones sobre la utilidad de los nanotubos de carbono como tecnología furtiva en aeronaves. Se ha descubierto que, además de absorber el radar, los nanotubos no reflejan ni dispersan la luz visible, lo que los hace prácticamente invisibles por la noche, de forma similar a pintar de negro las aeronaves furtivas actuales , pero con mucha más eficacia. Sin embargo, las limitaciones actuales en la fabricación impiden la producción de aeronaves recubiertas con nanotubos. Una teoría para superar estas limitaciones consiste en cubrir pequeñas partículas con los nanotubos y suspenderlas en un medio como la pintura, que luego se puede aplicar a una superficie, como en el caso de una aeronave furtiva. ^{[ 12 ]}