Fluido complejo

Los fluidos complejos son mezclas en las que coexisten dos fases : sólido-líquido ( suspensiones o soluciones de macromoléculas como polímeros), sólido-gas ( granulares ), líquido-gas ( espumas ) o líquido-líquido ( emulsiones ). Presentan respuestas mecánicas inusuales a la tensión o deformación aplicada debido a las restricciones geométricas que impone la coexistencia de fases. La respuesta mecánica incluye transiciones entre comportamientos similares a los de un sólido y de un fluido, así como fluctuaciones. Sus propiedades mecánicas pueden atribuirse a características como un alto desorden, enjaulamiento y agrupamiento en múltiples escalas de longitud. ^[1]

La crema de afeitar es un ejemplo de fluido complejo. Sin tensión, la espuma parece un sólido: no fluye y puede soportar cargas (muy) ligeras . Sin embargo, cuando se aplica la tensión adecuada, la crema de afeitar fluye fácilmente como un fluido. A nivel de burbujas individuales, el flujo se debe a reordenamientos de pequeños grupos de burbujas. En esta escala, el flujo no es uniforme, sino que consiste en fluctuaciones debidas a reordenamientos de las burbujas y liberaciones de tensión. Estas fluctuaciones son similares a las fluctuaciones que se estudian en los terremotos .

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 hacinamiento de partículas constituyentes es un elemento clave en estos sistemas. Bajo ciertas condiciones, incluyendo altas densidades y bajas temperaturas , cuando se impulsa externamente para inducir el flujo, los fluidos complejos se caracterizan por intervalos irregulares de comportamiento similar al de un sólido seguidos de relajaciones de tensión debido a reordenamientos de partículas. La dinámica de estos sistemas es altamente no lineal por naturaleza. El aumento de la tensión en una cantidad infinitesimal o un pequeño desplazamiento de una sola partícula puede dar como resultado la diferencia entre un estado detenido y un comportamiento similar al de un fluido. ^[2]

Aunque muchos materiales que se encuentran en la naturaleza pueden clasificarse en la clase de fluidos complejos, se sabe muy poco sobre ellos. Todavía persisten conclusiones contradictorias 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 fases de bloqueo" para estudiar cómo pueden bloquearse y desbloquearse. No se sabe si investigaciones posteriores demostrarán estos hallazgos o si un marco teórico de este tipo resultará útil. Hasta ahora, este amplio conjunto de trabajos teóricos ha recibido un apoyo experimental deficiente.

• Departamento de dinámica de fluidos complejos de Stephan Herminghaus
• Laboratorio de Física de Materia Condensada Blanda de David Weitz
• Grupo de fluidos complejos de Howard Stone
• Grupo de química física y materia blanda, Wageningen
• Página de fluidos complejos de Bob Behringer
• Página de fluidos complejos de Hernán Alejandro Makse
• Laboratorio de Fluidos Complejos/Dinámica No Lineal
• La página de fluidos complejos de Francois Graner
• Centro de Ingeniería de Fluidos Complejos de la Universidad Carnegie Mellon
• Centro de Fluidos Complejos y Física Interfacial de la UCLA
• Laboratorio de fluidos complejos de Paulo Arratia en Penn
• Fluidos complejos y física computacional de polímeros en la ETH de Zúrich
• Grupo de Mecánica de Fluidos de Bajo Reynolds de Ubaldo M. Córdova-Figueroa en la UPRM
• Grupo de materia condensada blanda de Zhengdong Cheng
• Grupo de trabajo sobre fluidos complejos de Nueva Inglaterra (NECF)