fluido elástico de viscosidad constante

Los fluidos de Boger reciben su nombre de David V. Boger , quien a finales de la década de 1970 fue el principal investigador que impulsó el estudio de los líquidos elásticos de viscosidad constante. ^{[ 2 ]} Publicó su primer artículo sobre fluidos de Boger en 1977, titulado "Un fluido de viscosidad constante altamente elástico", donde describió el fluido ideal para la experimentación como un fluido que es "altamente viscoso y altamente elástico a temperatura ambiente y, al mismo tiempo, ópticamente transparente". El objetivo principal del artículo era experimentar con el fluido altamente viscoso y altamente elástico y registrar las propiedades reométricas fundamentales del fluido. Dicho fluido permitiría la experimentación en condiciones no afectadas por la inercia y los efectos de adelgazamiento por cizallamiento, y la influencia de la inercia sería fácilmente distinguible. ^{[ 3 ]}

Comenzó su investigación utilizando jarabes de maltosa (jarabes de maíz) mezclados con una pequeña cantidad de agua. Luego, probó la tensión de corte versus la velocidad de corte de la solución para demostrar que la solución era un fluido newtoniano. Esto se hizo utilizando un reogoniómetro Weissenberg R16 ^{[ 4 ]} (un reogoniómetro calibrado para medir específicamente el comportamiento de una solución de polímero viscoelástico ) para las velocidades de tensión de corte bajas, y las velocidades altas se midieron utilizando un reómetro capilar, un dispositivo utilizado para medir las velocidades de tensión de corte bajo alta tensión. Los datos demostraron que había una relación lineal entre la tensión de corte y la velocidad de corte con una pendiente muy cercana a uno, lo que significa que el jarabe de maltosa era efectivamente un fluido newtoniano. Una vez que se agregó 0,08% del polímero poliacrilamida, las propiedades de flujo cambiaron drásticamente. Se introdujeron propiedades elásticas en el fluido, mientras que solo se observó una cantidad leve de adelgazamiento por corte, lo suficientemente pequeña como para ser ignorada. La solución de jarabe tenía propiedades muy similares a las de un polímero fundido, pero no presentaba adelgazamiento por cizallamiento y los materiales podían producirse a temperatura ambiente.

El fluido Boger original era una solución acuosa , al igual que todas las soluciones sintetizadas hasta 1983, cuando se produjeron fluidos Boger orgánicos utilizando una solución diluida de poliisobutileno (PIB) en una mezcla de polibuteno (PB) con una pequeña cantidad de queroseno añadido. Desde entonces, la mayoría de los fluidos Boger han sido soluciones de PIB-PB. Otras recetas incluyen:

• poliestireno en glicol oligomérico (Solomon y Muller 1996)
• óxido de polietileno en polietilenglicol (Dontula et al. 2004)
• poliestireno en ftalato de dioctilo (Odell y Carrington 2006)

La mejor aplicación hasta ahora de los fluidos Boger es la solución al problema de la eliminación de los residuos producidos en el procesamiento de bauxita a alúmina para la producción de aluminio , donde normalmente se genera dos o tres veces más " lodo rojo " que alúmina. Tradicionalmente, estos residuos se eliminaban vertiéndolos en presas con millones de litros de agua. Las presas retenían el "lodo rojo" porque no servía como base para la construcción ni como terreno agrícola. Las empresas necesitaban encontrar una forma de eliminarlo de manera eficiente en las presas sin obstruir las tuberías de transporte. Con el desarrollo de los fluidos Boger, el gigante del aluminio Alcoa desarrolló un método para convertir los residuos en una materia espesa que podía seguir fluyendo por las tuberías. Mediante este método, se eliminó el riesgo de rotura de las tuberías, lo que condujo a una práctica más sostenible. ^{[ 5 ]}