Rendimiento de apantallamiento electromagnético y propiedades mecánicas de morteros geopolymeros ligeros a base de vermiculita

Manteniendo a raya las ondas invisibles

Nubes invisibles de ondas electromagnéticas nos rodean hoy en día, emanando de líneas eléctricas, redes inalámbricas y dispositivos de uso cotidiano. Aunque estas señales hacen posible la vida moderna, también pueden interferir con equipos electrónicos sensibles y plantear inquietudes para la salud, especialmente en ciudades densas. Este estudio explora un nuevo tipo de material de construcción ligero y sin cemento que puede ayudar a bloquear la radiación no deseada y, a la vez, reducir la huella de carbono de la construcción.

Un nuevo tipo de muro protector

Los investigadores se centran en los “geopolímeros”, una familia de materiales que pueden sustituir al cemento Portland tradicional. En lugar de cocerse en hornos de alto consumo energético, los geopolímeros se obtienen activando subproductos industriales como la ceniza volante con soluciones alcalinas, formando una red dura similar a la piedra. A esta mezcla el equipo añade vermiculita, un mineral natural que se expande hasta volverse ligero y poroso cuando se calienta. La vermiculita ya se utiliza en revestimientos ignífugos y aislantes; aquí se prueba como ingrediente clave en muros que pueden aligerar las construcciones y protegerlas de ondas electromagnéticas indeseadas.

Fabricación y ensayo de las muestras

El equipo preparó dieciséis mezclas distintas empleando ceniza volante, solución de silicato sódico, solución de hidróxido de sodio y cantidades variables de vermiculita, sustituyendo la arena común al 0 %, 25 %, 50 % o 100 % en base volumétrica. También ajustaron la fuerza del “activador” alcalino, usando soluciones de hidróxido de sodio entre 10 y 13 moles por litro. De cada receta vertieron pequeños bloques para ensayos de flexión y compresión, y losas mayores para mediciones electromagnéticas. Las losas se colocaron entre dos antenas horn conectadas a un analizador de redes de precisión, lo que permitió a los investigadores registrar cuánto de una señal de microondas entrante era reflejado, transmitido o absorbido en un amplio rango de 3 a 40 gigahercios —cubrimiento de frecuencias usadas en radar, enlaces satelitales y los emergentes sistemas 5G y 6G.

Cómo maneja el material ondas y cargas

Todas las versiones del geopolymero con vermiculita mostraron un buen “ajuste de impedancias”, es decir, no se limitaban a rebotar las ondas en la superficie. En su lugar, permitían que las ondas penetraran y luego las debilitaban gradualmente dentro del material. A frecuencias de microondas más altas, varias mezclas produjeron un apantallamiento fuerte, reduciendo la intensidad de la señal en más de 50 decibelios —equivalente a disminuir la potencia por un factor superior a 100.000. Al mismo tiempo, la adición de vermiculita aligeró notablemente los bloques, reduciendo la densidad hasta en un 17 %. Las pruebas mecánicas revelaron una compensación: las mezclas más resistentes a compresión no contenían vermiculita, pero una dosis moderada del 25 % proporcionó la mejor resistencia a flexión, ya que sus granos en forma de lámina ayudaban a puentear grietas sin introducir excesiva porosidad.

Encontrando el punto óptimo

Para equilibrar estas demandas en competencia, los autores emplearon un método de diseño estadístico conocido como el enfoque Taguchi. Esto les permitió identificar combinaciones de contenido de vermiculita y fuerza alcalina que optimizaban conjuntamente el rendimiento mecánico y la potencia de apantallamiento. Su análisis mostró que la fracción de vermiculita tenía la mayor influencia sobre la resistencia, mientras que la concentración de la solución de hidróxido de sodio fue más importante para el apantallamiento a alta frecuencia. La mezcla más equilibrada empleó alrededor del 25 % de vermiculita y una fuerza del activador intermedia-alta (11–13 molar), que ofreció un rendimiento estructural sólido junto con una fuerte atenuación en la banda de ondas milimétricas utilizada por las comunicaciones avanzadas.

Por qué esto importa para las ciudades del futuro

Los análisis microscópicos y químicos confirmaron que estas mezclas forman una red mineral densa e interconectada salpicada por poros controlados procedentes de la vermiculita. Esta estructura soporta cargas mecánicas y hace que las ondas electromagnéticas entrantes se disperse y pierdan energía en forma de calor. Dicho de forma sencilla, el estudio muestra que es posible diseñar paneles de pared y otros elementos no estructurales que sean más ligeros que el hormigón convencional, fabricados con residuos industriales en lugar de clinker de cemento, y capaces de actuar como “paraguas electromagnéticos” integrados para los espacios interiores. Con más trabajo sobre durabilidad y producción a gran escala, tales materiales podrían ayudar a las ciudades a gestionar la contaminación electromagnética mientras avanzan hacia una construcción más ecológica.

Cita: Çelik, A., Tunç, U., Durmuş, A. et al. Electromagnetic shielding performance and mechanical properties of vermiculite-based lightweight geopolymer mortars. Sci Rep 16, 7865 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38722-1

Palabras clave: apantallamiento electromagnético, hormigón geopolymero, vermiculita, materiales de construcción sostenibles, infraestructura 5G y 6G