Metamateriales nanoestructurados para criostatos de uso espacial

Abstract

El aislamiento térmico y electromagnético (desde DC hasta GHz) en criostatos terrestres y espaciales es fundamental para garantizar un entorno de trabajo adecuado para la instrumentación de próxima generación. En el caso de los detectores de rayos X, el aislamientosimultáneosevuelvecrucialparalossensoresdebordedetransición,comolosdelinstrumentoX-IFU (misión ATHENA)[1]. Los materiales estructurales y de revestimiento interno de los criostatos son clave para alcanzar los niveles de aislamiento más exigentes. De hecho, la elección de los materiales requiere un equilibrio delicado, por ejemplo, en cuanto a peso, compatibilidad con el vacío, propiedades electromagnéticas y conductividad térmica. Sin embargo, algunos metamateriales nanoestructurados[2] pueden ser diseñados de forma apropiada y ofrecer respuestas personalizadas y mejores rendimientos que los materiales monofásicos/componentes. No obstante, estos metamateriales deben ser compatibles con las temperaturas espaciales y criogénicas. Además, deben sintetizarse mediante métodos económicos y asequibles para que sean escalables y compatibles con las técnicas de fabricación. Para afrontarestereto,hemoselegidodostiposprincipalesdematerialesbase con baja conductividad térmica.(k): Poly-ether-ether-cetona (PEEK,k≈0.17W·m-1·K-1) siendo un polímero termoplástico técnico calificado para condiciones espaciales, de ultra alto vacío y criogénicas; y crecimiento de óxido sanódicos en titanio (k≤1.5W·m-1·K-1[4]),que es un material común en aplicaciones aeroespaciales.