Desarrollo de polímeros reconfigurables electromagnéticamente para su uso en superficies reflectoras inteligentes en redes móviles

Abstract

[ES] Este trabajo final de máster se centra en el desarrollo y caracterización de polímeros reconfigurables electromagnéticamente, diseñados para ser utilizados en superficies reflectoras inteligentes (RIS). Estas superficies son una tecnología emergente que promete mejorar la cobertura de las redes móviles 6G sin la necesidad de aumentar el número de estaciones base. Las RIS funcionan mediante el control de la propagación de ondas electromagnéticas, permitiendo redirigir y optimizar las señales de manera dinámica. Esto se logra a través de la manipulación de la fase, amplitud y polarización de las ondas reflejadas, mejorando así la eficiencia y la calidad de la comunicación inalámbrica. El proyecto se enmarca en una colaboración de investigación con la empresa Huawei, y tiene como objetivo principal la creación de materiales capaces de cambiar su permitividad relativa bajo la influencia de un campo eléctrico externo. Los polímeros utilizados en este estudio son principalmente acrilatos modificados con diversas cargas que alteran sus propiedades eléctricas. A través de un proceso de síntesis, se han preparado y evaluado diferentes formulaciones para identificar las más eficaces en términos de reconfigurabilidad electromagnética. Para realizar esta evaluación, se ha implementado una metodología de medida innovadora para caracterizar la reconfigurabilidad de estos materiales basada en el uso de una sonda coaxial terminada en abierto. Esta técnica permite evaluar de manera precisa cómo varía la permitividad relativa de los polímeros al aplicar un campo eléctrico sobre los mismos.

[EN] This master's thesis focuses on the development and characterization of electromagnetically reconfigurable polymers designed for use in intelligent reflective surfaces (RIS). These surfaces are an emerging technology that promises to improve the coverage of 6G mobile networks without the need to increase the number of base stations. RIS operate by controlling the propagation of electromagnetic waves, allowing for dynamic redirection and optimization of signals. This is achieved through the manipulation of the phase, amplitude, and polarization of the reflected waves, thereby enhancing the efficiency and quality of wireless communication. The project is part of a research collaboration with Huawei and aims to create materials capable of changing their relative permittivity under the influence of an external electric field. The polymers used in this study are primarily acrylates modified with various fillers that alter their electrical properties. Through a synthesis process, different formulations have been prepared and evaluated to identify the most effective in terms of electromagnetic reconfigurability. To conduct this evaluation, an innovative measurement methodology has been implemented to characterize the reconfigurability of these materials, based on the use of an open-ended coaxial probe. This technique allows for precise evaluation of how the relative permittivity of the polymers varies when an electric field is applied.

[CA] Aquest treball final de màster se centra en el desenvolupament i caracterització de polímers reconfigurables electromagnèticament, dissenyats per a ser utilitzats en superfícies reflectores intel·ligents (RIS). Aquestes superfícies són una tecnologia emergent que promet millorar la cobertura de les xarxes mòbils 6G sense la necessitat d’augmentar el nombre d’estacions base. Les RIS funcionen mitjançant el control de la propagació d’ones electromagnètiques, permetent redirigir i optimitzar els senyals de manera dinàmica. Això s’aconsegueix a través de la manipulació de la fase, amplitud i polarització de les ones reflectides, millorant així l’eficiència i la qualitat de la comunicació sense fils. El projecte s’emmarca en una col·laboració d’investigació de dues estructures de la UPV (el Centro de Biomateriales e Ingeniería Tisular, CBIT, i el Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia, iTEAM) amb una empresa privada, i té com a objectiu principal la creació de materials capaços de canviar la seua permitivitat relativa sota la influència d’un camp elèctric extern. Els polímers utilitzats en aquest estudi són principalment acrilats modificats amb diverses càrregues que alteren les seues propietats elèctriques. A través d’un procés de síntesi, s’han preparat i avaluat diferents formulacions per a identificar les més eficaces en termes de reconfigurabilitat electromagnètica. Per a dur a terme aquesta avaluació, s’ha implementat una metodologia de mesura innovadora per a caracteritzar la reconfigurabilitat d’aquests materials basada en l’ús d’una sonda coaxial acabada en obert. Aquesta tècnica permet avaluar de manera precisa com varia la permitivitat relativa dels polímers en aplicar un camp elèctric sobre ells.