El Centro Tecnológico CTC ha fabricado un material compuesto o “composite” polimérico con el objetivo de proteger de forma pasiva la microelectrónica de los efectos de la radiación en el espacio. A partir de una resina de uso comercial y óxidos metálicos, los investigadores del centro cántabro han conseguido desarrollar un material con ciertas capacidades de apantallamiento y propiedades termo mecánicas mejoradas. Un avance prometedor que podría facilitar la resolución de otros desafíos relacionados con la radiación, como son la protección de la tripulación o la protección estructural.

Carla Ortiz, tecnóloga del área de Materiales Avanzados y Nanomateriales, y Luis Arriaga, director adjunto de proyectos en Alter, han presentado estos resultados durante el ACCEDE – ESCCON 2025, un evento celebrado en Sevilla que constituye el principal foro europeo sobre componentes eléctricos, electrónicos y electro mecánicos (EEE) en aplicaciones espaciales.

En la tercera sesión de este congreso internacional, Ortiz y Arriaga expusieron los progresos realizados a partir de formulaciones innovadoras y pruebas para analizar su comportamiento. A pesar de que se han realizado diversos ensayos, expusieron los resultados obtenidos en los test de apantallamiento a la radiación, viscosidad, outgassing y propiedades termo mecánicas, considerados como los más relevantes para analizar la funcionalidad de los materiales.

Los resultados obtenidos a partir de una resina de uso comercial resultan muy prometedores porque sientan las bases para una protección que se puede personalizar y mejorar. La experiencia adquirida durante el desarrollo del proyecto podría conducir a soluciones ligeras que permitan resolver otros problemas relacionados con la radiación en el espacio, como la protección de la tripulación o la protección estructural. Además, la metodología aplicada para la selección y caracterización de los materiales ha sido desarrollada y aplicada con éxito y es válida para otras combinaciones de materiales.

El proyecto SRPROTEC o «Space radiation shielding in microelectronics through the development of advanced composite materials», investigación de la que forman parte estos progresos, surge por la necesidad de preservar la microelectrónica en el espacio.

La radiación espacial provocada por los rayos cósmicos galácticos (GCR), las partículas energéticas solares (SEP) y las atrapadas en los cinturones de Van Allen, puede provocar errores en los dispositivos electrónicos complejos. Los efectos de la radiación ionizante en la electrónica espacial pueden dividirse en dos áreas: dosis ionizante total (TID) y efectos de evento único (SEE). La TID se debe a la degradación a largo plazo de la electrónica debido a la energía acumulada depositada en un material. Los efectos incluyen fallos paramétricos, o variaciones en los parámetros del dispositivo y fallos funcionales. Los SEE se producen cuando un solo ion golpea el material, depositando suficiente energía en el dispositivo. Estas circunstancias pueden comprometer el éxito de la misión.

Con un plazo de ejecución de 36 meses, SRPROTEC está liderado por la empresa ALTER Technology, proveedora de servicios de micro y optoelectrónica, y cuenta con CTC como socio experto para el desarrollo tecnológico del proyecto. La realización de pruebas adicionales (mecánicas, densidad, conductividad térmica y eléctrica, choque térmico o humedad entre otras) permitirá al equipo del proyecto caracterizar los materiales más indicados para alcanzar los objetivos previstos. Al estar en contacto directo con la microelectrónica que debe proteger, serán preferentes los materiales de baja conductividad eléctrica y bajo coeficiente de expansión térmica.

Una vez alcanzado ese hito, se encapsularán componentes electrónicos reales para realizar ensayos que permitan validar el material a nivel de componente. En este sentido, se pretende que sean compatibles con las técnicas de encapsulamiento como «Dam&Fill» y «Potting». La primera es un proceso en el que primero se aplica material de alta viscosidad a modo de barrera y luego se genera un relleno interior que cubre los componentes. La segunda implica sumergir completamente el componente dentro de un material líquido que al solidificarse actúa como protector.

INVESTIGACIONES ESPACIALES

La iniciativa SRPROTEC es una de las tres investigaciones en las que participa CTC ligadas directamente al ámbito espacial. En este sentido, el proyecto proporcionará al centro nuevas capacidades para mejorar e incrementar sus servicios a empresas ligadas a este ámbito y con potencial para la industria nuclear o la medicina.

A su vez, este proyecto permite a CTC continuar ampliando sus conocimientos en el área de los materiales compuestos y su especialización en el desarrollo de nanocomposites, una de las principales líneas de trabajo del centro tecnológico.

SRPROTEC está financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través de la Convocatoria de proyectos en Colaboración Público-Privado 2021, alineado con la acción estratégica número 4 según el Programa Nacional de I+D del Gobierno de España «Mundo digital, industria, espacio y defensa». En concreto, la iniciativa se coloca dentro de la línea de actuación «Nuevos materiales y técnicas de fabricación».