Ya no se trata de una visión de futuro, sino de una transformación tecnológica en marcha: la sociedad avanza a gran velocidad hacia un modelo en el que las ciudades cada vez son más inteligentes. Entre otras cosas, comienzan a incorporar infraestructuras conectadas (semáforos, cámaras, redes de datos o sistemas avanzados de gestión) que permiten optimizar el tráfico, mejorar la eficiencia de los servicios públicos y reducir las emisiones contaminantes.
Pamplona no es ajena a esta realidad, ya que la capital navarra es una de las ciudades fundadoras de la Red Española de Ciudades Inteligentes. De hecho, lleva implementando su estrategia Smart City desde 2012 y ha sido seleccionada como una de las «100 ciudades más inteligentes» de la Unión Europea. En paralelo, la movilidad evoluciona en la misma dirección y cada vez se fabrican más vehículos conectados que integran sensores, sistemas de comunicación y algoritmos capaces de percibir el entorno, tomar decisiones e incluso operar de forma autónoma.
Ambos procesos están profundamente interrelacionados, ya que el funcionamiento eficaz de una ciudad inteligente depende en gran medida de la integración de estos vehículos dentro de su ecosistema digital. Sin embargo, aún quedan importantes retos por cumplir, especialmente en el ámbito electromagnético, donde la coexistencia de sensores y sistemas inalámbricos operando en distintas frecuencias incrementa el riesgo de interferencias y genera problemas de acoplamiento.
Este es el punto de partida de Magconnect, un proyecto que está desarrollando composites magnetodieléctricos, a partir de nanopartículas de ferritas avanzadas, impresos en 3D e integrados en dispositivos de radiofrecuencia. El objetivo final es que las comunicaciones inalámbricas del vehículo conectado sean más eficientes y seguras y se reduzcan las interferencias con su entorno digital.
La iniciativa, que arrancó en 2024, está liderada por el Centro Tecnológico Lurederra y cuenta también con la participación de la Universidad Pública de Navarra (UPNA). Además, está coordinada por ADItech, coordinador a su vez del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI), y financiado por el Departamento de Universidad, Innovación y Transformación Digital del Gobierno foral.
EL PROCESO
En los laboratorios de Lurederra, el equipo investigador que abandera Carmen Garijo elabora el ‘ingrediente’ que conforma los artículos magnetodieléctricos: las ferritas. Estos materiales, compuestos principalmente por óxido de hierro mezclado con otros metales, se caracterizan por su alta permeabilidad, que les permite conducir campos magnéticos con gran eficacia y evitar interferencias. «Previamente, estos dispositivos se confeccionaban con las denominadas tierras raras como el ytrio. Sin embargo, son muy difíciles de conseguir, ya están llegando a su sublímite y presentan limitaciones. Por eso, debemos trabajar con metales con mejores propiedades. Las ferritas las poseen y, además, son mucho más amigables con el medioambiente que las tierras raras», destaca Carmen.
Para lograr este propósito, previamente se debe conseguir la fórmula idónea con la que elaborarlas. Así, en primer lugar, desde Lurederra han diseñado la ferrita multicomponente, aunque el proyecto aspira a probar otras alternativas con hasta cinco metales diferentes. El equipo del centro se muestra convencido de que la combinación de varios materiales como estos les permite ser más «funcionales y eficientes» en las frecuencias de onda donde deben operar.
«Las primeras caracterizaciones, con dos o tres elementos, son bastante prometedoras. Eso sí, queremos llegar hasta una ferrita multicomponente de hasta metales porque el objetivo principal es obtener una ferrita multielemental con una composición compleja y propiedades avanzadas», prevé Carmen.
Para dar forma a la ferrita multicomponente, se sintetizan usando una tecnología denominada pirólisis de llama (que utiliza altas temperaturas para descomponer líquidos en nanopartículas funcionales de alta pureza). Las nanopartículas resultantes se incluyen en una matriz polimérica, cuyas funciones principales son dar forma y mantener la cohesión del material, transmitir cargas y aportar propiedades como su bajo peso.
A continuación, ya en las instalaciones de la UPNA, se valida que las nanopartículas están dispersas de «manera adecuada» en la matriz, que son «mecánicamente estables» para imprimir en 3D y que mantienen las características electromagnéticas. Para esto último, se deben realizar pruebas a altas frecuencias y, en esta línea, el equipo del centro académico ha diseñado sensores específicos y técnicas de extracción de parámetros con Inteligencia Artificial. «Ya hemos podido comprobar que los composites son capaces de funcionar en altas frecuencias», adelanta Germán Álvarez, investigador en la UPNA.
«El último gran reto» de Magconnect pasa por imprimir en 3D estos compuestos, concretamente en dispositivos de plástico, y construir un prototipo funcional a partir de ellos. «Para finales de este año, esperamos disponer de ese prototipo con las primeras nanopartículas que hemos desarrollado», resalta Álvarez.
LAS VENTAJAS
De materializarse, estos componentes magnetodieléctricos aportarían tres ventajas a los vehículos conectados. En primer lugar, contribuirían a reducir los riesgos de interferencias entre los diferentes sensores y sistemas de comunicación inalámbricos incluidos en el vehículo. «Estos dispositivos, en ciertos rangos de frecuencia, actúan como pantallas, son capaces de absorber las interferencias y permiten la compatibilidad electromagnética», incide el investigador de la UPNA.
Como consecuencia, los coches aumentarían considerablemente sus funcionalidades al poder tener activos múltiples sensores a la vez: medición de parámetros médicos del conductor, transmisión de su ubicación en directo, predicción de las condiciones meteorológicas… «Nuestros dispositivos contribuirían a diseñar vehículos con una infinidad de sistemas de comunicación embebidos. No es el santo grial, todos los cambios no van a llegar porque nosotros hacemos ferritas, pero es un avance», recalcan ambos profesionales.
Carmen Garijo (Lurederra) y Germán Álvarez (UPNA) lideran el proyecto colaborativo Magconnect.
En la misma línea, la compatibilidad electromagnética permitiría que el vehículo se relacionara mejor con su entorno inteligente. «Cuando diseñas un coche con muchos sensores funcionando a la vez, uno de los retos es que no interfiera con otros que se encuentran a su alrededor. Para ello, se debe gestionar que la banda de frecuencia en la que operan los sensores del coche sea distinta a los de la ciudad. Sin embargo, estos componentes magnetodieléctricos son capaces de reconfigurar los dispositivos y de que, por ejemplo, una antena del vehículo funcione en dos bandas diferentes», insisten.
Además, como las nanopartículas de ferrita están embebidas en el interior de la matriz polimérica, sus características magnéticas se pueden aprovechar en «volúmenes más pequeños» en vez de «requerir un bloque compacto». De esta forma, los automóviles pesarían menos y las baterías eléctricas con las que funcionan durarían más: «El proyecto también contribuye a la mejora de la eficiencia y la reducción del consumo».
Por último, la impresión 3D permitiría que el dispositivo se adaptara a la fisionomía del vehículo y, de esta manera, que los sensores electromagnéticos no convirtieran el coche en «un erizo con antenas por todas partes». «Estos materiales también nos dan la posibilidad de jugar con las geometrías y de mantener su estética funcional», rematan.
