Los fluidos complejos son mezclas que tienen una coexistencia entre dos fases : sólido-líquido ( suspensiones o soluciones de macromoléculas como polímeros), sólido-gas ( granular ), líquido-gas ( espumas ) o líquido-líquido ( emulsiones ). Exhiben respuestas mecánicas inusuales a la tensión o deformación aplicadas debido a las restricciones geométricas que impone la coexistencia de fases. La respuesta mecánica incluye transiciones entre comportamiento sólido y fluido, así como fluctuaciones. Sus propiedades mecánicas se pueden atribuir a características como alto desorden, enjaulamiento y agrupamiento en múltiples escalas de longitud.
Ejemplo
La crema de afeitar es un ejemplo de fluido complejo. Sin estrés, la espuma parece sólida: no fluye y puede soportar cargas (muy) ligeras . Sin embargo, cuando se aplica la tensión adecuada, la crema de afeitar fluye fácilmente como un líquido. En el nivel de las burbujas individuales, el flujo se debe a la reordenación de pequeñas acumulaciones de burbujas. En esta escala, el flujo no es suave, sino que consiste en fluctuaciones debido a reordenamientos de las burbujas y liberaciones de tensión. Estas fluctuaciones son similares a las fluctuaciones que se estudian en los terremotos .
Dinámica
La dinámica de las partículas en fluidos complejos es un área de investigación actual. La energía perdida debido a la fricción puede ser una función no lineal de la velocidad y las fuerzas normales. La inhibición topológica del flujo por el apiñamiento de las partículas constituyentes es un elemento clave en estos sistemas. Bajo ciertas condiciones, incluidas altas densidades y bajas temperaturas , cuando se impulsan externamente para inducir el flujo, los fluidos complejos se caracterizan por intervalos irregulares de comportamiento sólido seguidos de relajaciones de tensión debido a reordenamientos de partículas. La dinámica de estos sistemas es de naturaleza altamente no lineal. El aumento de la tensión en una cantidad infinitesimal o un pequeño desplazamiento de una sola partícula puede resultar en la diferencia entre un estado detenido y un comportamiento similar al de un fluido.
Aunque muchos materiales que se encuentran en la naturaleza pueden encajar en la clase de fluidos complejos, se sabe muy poco sobre ellos. Aún persisten conclusiones inconsistentes y controvertidas sobre sus propiedades materiales. El estudio cuidadoso de estos sistemas puede conducir a una "nueva física" y a nuevos estados de la materia. Por ejemplo, se ha sugerido que estos sistemas pueden bloquearse y se puede utilizar un "diagrama de fase de bloqueo" para considerar cómo estos sistemas pueden bloquearse y desatascarse. No se sabe si más investigaciones demostrarán estos hallazgos o si tal marco teórico resultará útil. Hasta ahora, este gran cuerpo de trabajo teórico ha sido pobremente respaldado con experimentos.
enlaces externos
- Departamento de Dinámica de Fluidos Complejos de Stephan Herminghaus
- Laboratorio de física de materia blanda condensada de David Weitz
- Grupo de fluidos complejos de Howard Stone
- Grupo de Química Física y Materias Blandas, Wageningen
- Página de fluidos complejos de Bob Behringer
- Página de fluidos complejos de Hernán Alejandro Makse
- Laboratorio de Fluidos Complejos / Dinámica No Lineal
- Página de fluidos complejos de Francois Graner
- Centro Universitario Carnegie Mellon de Ingeniería de Fluidos Complejos
- Centro de UCLA para fluidos complejos y física interfacial
- Laboratorio de fluidos complejos de Paulo Arratia en Penn
- Fluidos complejos y física de polímeros computacional en ETH Zurich
- Grupo de Mecánica de Fluidos Low Reynolds de Ubaldo M. Córdova-Figueroa en UPRM
- Grupo de materia suave condensada de Zhengdong Cheng