Propiedades reológicas y dieléctricas de fluidos electrorreológicos

Resumen

Este trabajo de investigación recoge el estudio de las propiedades electrorreológicas (ER) de suspensiones coloidales. La aplicación de campos eléctricos (del orden los kV/mm) sobre dispersiones no conductoras provoca un cambio abrupto (un aumento significativo de la viscosidad y la aparición de un esfuerzo umbral) en el comportamiento reológico de estos sistemas: el llamado efecto ER. El origen de este fenómeno reside en las modificaciones que el campo eléctrico induce en la estructura de las suspensiones, de un estado líquido inicial a una configuración cuasi-sólida final. Este transición estructural no sólo afecta a las propiedades mecánicas de los fluidos ER sino también a sus características eléctricas y ópticas que también son estudiadas en este trabajo. El sistema objeto de estudio de este trabajo consistió en partículas de hematies (óxido férrico) en aceite de silicona. La elección de estos materiales se d e bió esencialmente al hecho de que aunque las fase sólida es una material semiconductor, posee una conductividad eléctrica significativamente mayor que la de otros sólidos empleados en la preparación de fluidos ER. Este hecho es de especial relevancia ya que las muestras se verán sometidas a campos eléctricos de elevada magnitud. La tesis se divide en dos grandes bloques. Por un lado, se aborda el estudio de las propiedades ER bajo la acción de campos eléctricos alternos. Se determinaron las propiedades reológicas en función de la intensidad de campo eléctrico y la fracción de volumen de sólidos. El análisis del esfuerzo umbral inducido que manifiestan las muestras demostró que el mecanismo físico responsable de esta respuesta es la polarización interfacial de la muestra. Por este motivo, se realizó un estudio del comportamiento dieléctrico de las suspensiones en función del medio dispersante y la concentración de partículas. Este proceso de relajación depende exclusivamente de las propiedades eléctrica