Un material granular es un conglomerado de partículas macroscópicas sólidas discretas caracterizadas por una pérdida de energía cada vez que las partículas interactúan (el ejemplo más común sería la fricción cuando los granos chocan). [1] Los constituyentes que componen el material granular son lo suficientemente grandes como para no estar sujetos a fluctuaciones de movimiento térmico. Por lo tanto, el límite de tamaño inferior para granos en material granular es de aproximadamente 1 μm . En el límite de tamaño superior, la física de los materiales granulares se puede aplicar a los témpanos de hielo donde los granos individuales son icebergs y a los cinturones de asteroides del Sistema Solar. con granos individuales siendo asteroides .
Algunos ejemplos de materiales granulares son la nieve , las nueces , el carbón , la arena , el arroz , el café , las hojuelas de maíz , los fertilizantes y las bolas de rodamiento . La investigación sobre materiales granulares es, por lo tanto, directamente aplicable y se remonta al menos a Charles-Augustin de Coulomb , cuya ley de fricción se estableció originalmente para materiales granulares. [2] Los materiales granulares son comercialmente importantes en aplicaciones tan diversas como la industria farmacéutica , la agricultura y la producción de energía .
Los polvos son una clase especial de material granular debido a su pequeño tamaño de partícula, lo que los hace más cohesivos y más fáciles de suspender en un gas .
El soldado / físico Brigadier Ralph Alger Bagnold fue uno de los primeros pioneros de la física de la materia granular y cuyo libro The Physics of Blown Sand and Desert Dunes [3] sigue siendo una referencia importante hasta el día de hoy. Según el científico de materiales Patrick Richard, "los materiales granulares son omnipresentes en la naturaleza y son el segundo material más manipulado en la industria (el primero es el agua )". [4]
En cierto sentido, los materiales granulares no constituyen una sola fase de la materia sino que tienen características que recuerdan a los sólidos , líquidos o gases dependiendo de la energía promedio por grano. Sin embargo, en cada uno de estos estados, los materiales granulares también exhiben propiedades únicas.
Los materiales granulares también exhiben una amplia gama de comportamientos de formación de patrones cuando se excitan (por ejemplo, vibran o se les permite fluir). Como tales materiales granulares bajo excitación pueden considerarse como un ejemplo de un sistema complejo .