Fluidos magneto-reológicos viscoelásticos

Resumen

Los fluidos magneto-reológicos son sistemas cuyas propiedades físicas pueden ser modificadas mediante la aplicación de campos magnéticos externos. Estos sistemas, convencionalmente, se componen de dos fases: una fase dispersa, formada por micropartículas magnetizables de magnetita o hierro; y una fase continua, que suele ser un material no magnetizable, tal como aceites de silicona, soluciones acuosas, geles, etc. Gracias a que sus propiedades pueden ser controladas mediante campos magnéticos, estos sistemas son de gran utilidad en la industria: véase amortiguación magnética, absorción de vibraciones, pulido de superficies o, incluso, aplicaciones biomédicas como es el caso de las prótesis de cadera. Por tanto, no solo es interesante estudiar estos sistemas desde el punto de vista de la ciencia básica, sino que también es conveniente conocer cómo se comportan bajo distintas condiciones con vistas a aplicaciones comerciales y de interés general. A lo largo de esta Tesis se estudian diversas cuestiones: - Se analiza el efecto de la forma de las partículas en la respuesta magneto-reológica: se introducen partículas con forma esférica, con forma de disco y con forma de varilla. - Además, también se estudia el efecto de la superficie de las partículas, mediante el uso de partículas rugosas y porosas de magnetita. - Por otro lado, se ahonda en el conocimiento de la influencia de la concentración de partículas sobre la respuesta magnética, dando un punto de vista novedoso a través de la teoría de geles y fractales. - También se estudia la influencia del solvente sobre la respuesta reológica, mediante la introducción de materiales altamente viscoelásticos. - Finalmente, se hace uso de técnicas de computación con simulación en Dinámica Browniana para añadir otro punto de vista más sobre estos sistemas. A modo de conclusiones, se observó que la respuesta magneto-reológica que proveen los sistemas compuestos por partículas anisótropas es más eficiente y, más concretamente, la de los sistemas basados en partículas en forma de varilla. Por otro lado se hizo notar, dentro del estudio del efecto de la concentración de partículas, que estos sistemas magnéticos pueden ser bien entendidos bajo el punto de vista de los geles y que, a pesar de ser sistemas muy distintos, los mecanismos físicos que hay detrás son muy similares. Se observó también que la introducción de solventes con alta viscoelasticidad mejora grandemente la respuesta global del sistema. Finalmente, el uso de técnicas de simulación llevó a un mejor entendimiento de los mecanismos microscópicos implicados en la respuesta reológica, además de aportar resultados muy en consonancia con los procedentes de ensayos reales en el laboratorio.