Fluidos tixotrópicos
Algunos fluidos pseudoplásticos no newtonianos muestran un cambio de viscosidad dependiente del tiempo y un comportamiento de tensión-deformación no lineal en el que cuanto más tiempo pasa el fluido por esfuerzo cortante , menor se vuelve su viscosidad. Un fluido tixotrópico es aquel que necesita tiempo para alcanzar el equilibrio de viscosidad cuando se introduce en un cambio escalonado en la velocidad de corte. Cuando el cizallamiento en un fluido tixotrópico excede un cierto umbral, resulta en una ruptura de la microestructura del fluido y la exhibición de una propiedad de adelgazamiento por cizallamiento .
Ciertos geles o fluidos que son espesos (viscosos) en condiciones estáticas comenzarán a diluirse y fluir a medida que se sacuden, agitan o estresan de otra manera. Cuando cesa el estrés, regresan a su estado más viscoso después de un tiempo. Algunos fluidos tixotrópicos vuelven a un estado de gel casi instantáneamente, como el ketchup, y se denominan fluidos pseudoplásticos . Otros, como el yogur, tardan mucho más y pueden volverse casi sólidos. Muchos geles y coloides son materiales tixotrópicos, que exhiben una forma estable en reposo pero se vuelven cada vez más fluidos cuando se agitan.
Ejemplos y aplicaciones
El citoplasma , el líquido sinovial (que se encuentra en las articulaciones entre algunos huesos) y la sustancia fundamental del cuerpo humano son todos tixotrópicos, al igual que el semen . [1] Algunas variedades de miel (p. Ej., Miel de brezo ) pueden presentar tixotropía en determinadas condiciones.
Algunas arcillas (incluidas la bentonita y la montmorillonita ) exhiben tixotropía, al igual que ciertos depósitos de arcilla que se encuentran en las cuevas (los arroyos subterráneos de flujo lento tienden a acumular sedimentos de grano fino en bancos de lodo que inicialmente parecen secos y sólidos, pero luego se vuelven húmedos y espesos cuando se excavan o no perturbado). Los lodos de perforación utilizados en aplicaciones geotécnicas pueden ser tixotrópicos.
Los procesos de fundición semisólidos, como el tixomoldeo, utilizan la propiedad tixotrópica de algunas aleaciones (principalmente metales ligeros , por ejemplo, bismuto ) con gran ventaja. Dentro de ciertos rangos de temperatura y con la preparación adecuada, estas aleaciones se pueden inyectar en moldes en un estado semisólido, lo que da como resultado una fundición con menos contracción y otras propiedades superiores que las fundidas en los procesos normales de moldeo por inyección .
Las pastas de soldadura utilizadas en los procesos de impresión de fabricación de productos electrónicos son tixotrópicas.
Muchos tipos de pinturas y tintas (por ejemplo, los plastisoles utilizados en la serigrafía textil ) exhiben cualidades tixotrópicas. En muchos casos, es deseable que una tinta o pintura fluya lo suficientemente rápido como para formar una capa uniforme, pero luego resista el flujo adicional (que en superficies verticales puede resultar en combaduras). Las tintas tixotrópicas que recuperan rápidamente una alta viscosidad se utilizan en los procesos de impresión de tipo CMYK ; esto es necesario para proteger la estructura de los puntos para una reproducción precisa del color.
El líquido bloqueador de roscas es un adhesivo tixotrópico que cura anaeróbicamente .
La tixotropía se ha propuesto como una explicación científica de los milagros de licuefacción de sangre como el de San Januarius en Nápoles . [2]
Otros ejemplos de fluidos tixotrópicos son gelatina , manteca vegetal , crema , soluciones de goma de xantano , geles acuosos de óxido de hierro, geles de pectina , aceite de ricino hidrogenado , suspensión de negro de humo en caucho de neumático fundido, muchas suspensiones de flóculos y muchas suspensiones coloidales.
Fluidos reopecticos
Básicamente, el espejo de la tixotropía, los fluidos reopécticos son una clase aún más rara de fluidos no newtonianos que exhiben un aumento de viscosidad dependiente del tiempo; se espesan o solidifican cuando se sacuden o se agitan. Cuanto más tiempo se someten a una fuerza de cizallamiento , mayor se vuelve su viscosidad , [3] ya que la microestructura de un fluido reopéctico se acumula bajo cizallamiento continuo (posiblemente debido a la cristalización inducida por cizallamiento).
Ejemplos y aplicaciones
Los ejemplos de fluidos reopécticos incluyen algunas pastas de yeso , tintas para impresoras y lubricantes .
También hay una intensa investigación en curso sobre los materiales reopécticos, especialmente con respecto a los usos potenciales en la absorción de impactos . Además de las aplicaciones militares potenciales obvias, el acolchado y la armadura reopéctica podrían ofrecer ventajas significativas sobre los materiales alternativos que se utilizan actualmente en una amplia gama de campos, desde artículos deportivos y calzado deportivo hasta paracaidismo y seguridad automovilística.
Se pueden obtener conocimientos adicionales sobre la reopectía y los posibles usos de los fluidos reopecticos mediante más investigaciones sobre la física de la histéresis . [4]
Ver también
- Dinámica de fluidos
- Viscosidad
Notas
- ^ Hendrickson, T: "Masaje para afecciones ortopédicas", página 9. Lippincott Williams & Wilkins, 2003.
- ↑ Garlaschelli, Ramaccini, Della the swagg fights of air force Sala, "The Blood of St. Januarius", Chemistry in Britain 30 .2, (1994: 123)
- ^ "BBC Science - Cómo: hacer un líquido que también sea sólido" . Bbc.co.uk. 2013-08-05 . Consultado el 8 de marzo de 2015 .
- ^ "Cálculo numérico del flujo de fluido viscoso incompresible dependiente del tiempo con superficie libre" . Consultado el 25 de mayo de 2014 .
Referencias
- JR Lister y HA Stone (1996). Deformación viscosa dependiente del tiempo de una gota en un fluido más denso que gira rápidamente. Journal of Fluid Mechanics, 317, págs. 275–299 doi: 10.1017 / S0022112096000754
- Reiner, M. y Scott Blair, Terminología de reología, en Rheology , vol. 4 págs.461, (Nueva York: Achedemic Press, 1967)
- "Cálculo numérico del flujo de fluido viscoso incompresible dependiente del tiempo con superficie libre" . Consultado el 25 de mayo de 2014 .