Análise da invisibilidade a radar de filmes finos metálicos depositados sobre fibra de vidro para aplicação na indústria naval

Abstract

A utilização de tecnologias furtivas em embarcações vem se tornando um fator vital no sucesso de operações navais de vigilância. Essas tecnologias visam tornar veículos menos visíveis (idealmente invisíveis) a mecanismos de detecção tais como, radares, sonares, câmeras de captação em infravermelho e visual. No Brasil, enxerga-se em embarcações furtivas uma potencial ferramenta para o melhor controle de fronteiras marítimas, e da exploração de petróleo e pesca nas zonas de economia exclusiva (ZEE), no entanto, é necessário que a tecnologia utilizada para conferir a furtividade seja desenvolvida no país, visto que há pouco compartilhamento das soluções utilizadas mundo afora, devido ao caráter estratégico do assunto. Publicações nacionais na área de materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) indicam que filmes finos metálicos com espessuras nanométricas podem apresentar altos índices de absorção de radiação na faixa de frequências utilizada em radares. Esses materiais apresentam grande potencial de utilização com fins furtivos, uma vez que ao absorver a radiação emitida por um radar, o material se parecerá invisível ao mecanismo de identificação. Nesse contexto o presente trabalho busca testar a invisibilidade a radar de um compósito de fibra de vidro com deposição de filmes finos de titânio na sua fase reforço, visto que tais compósitos são amplamente utilizados na construção de embarcações. Para isso, foram confeccionados compósitos utilizando resina epóxi e tecidos de fibra de vidro que receberam deposição de filmes finos de titânio através da técnica de Triodo Magnetron Sputtering. Foram obtidos filmes de titânio com espessuras de 7 nm, 14 nm e 21 nm, e as amostras foram configuradas variando a espessura dos filmes e o número de camadas de fibra no compósito. As amostras foram testadas quanto à absorção eletromagnética na faixa de 8 a 12 GHz, e o resultados obtidos mostram que a aplicação dos filmes nos compósitos altera significativamente os níveis de absorção eletromagnética do material. Foram observados índices médios de absorção de até 50% da radiação incidente, enquanto compósitos que utilizaram fibras sem os filmes apresentaram índices na ordem de 10%. Esses resultados indicam que o material apresenta grande potencial de uso na construção de embarcações furtivas.

The use of stealth boats is becoming a vital factor in the success of naval surveillance operations. These technologies aim to make vehicles less visible (ideally invisible) to detection mechanisms such as radar, sonar, infrared cameras and visual. In Brazil, the use of stealth boats could be a potential tool for better control of maritime borders, oil exploration and fishing in the exclusive economy zones (EEZ), however, the technology used to confer stealth must be developed in the country, since there is few sharing of solutions used worldwide, due to the strategic nature of the subject. National publications involving radar absorbing materials (RAM) indicate that metal thin films with nanometric thickness can show high levels of radiation absorption in the frequency range used in radars. Such materials have great potential for use with stealth purposes, considering that by absorbing the radiation emitted by radar, the material will appear invisible to the identification mechanism. In this context the present study seeks to test the invisibility to radar of a fiberglass composite with thin titanium films deposition in its reinforcement phase, knowing that these composites are widely used in boatbuilding. To achieve the objective, composite samples were fabricated using epoxy resin and glass fiber woven that received the deposition of titanium thins films using the Triode Magnetron Sputtering technique. The titanium films were obtained with thicknesses of 7 nm, 14 nm and 21 nm, and the samples were set up by varying the film thickness and the number of layers of fibers in the composite. The samples had their electromagnetic absorption tested in the range of 8 to 12 GHz, and the results showed that the application of films in the composite had significantly altered the levels of electromagnetic absorption of the material. Were observed average rates of 50% absorption of incident radiation in the composites made using fibers with titanium films deposition, while composites containing fibers without the films showed average rates around 10%. These results indicate that the material has great potential for use in the construction of stealth boats.