Los investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Swansea han capturado los momentos en que un fluido reacciona como un sólido a través de un nuevo método de observación de fluidos en condiciones presurizadas.
La investigación proviene del Complex Flow Lab, con sede en el Institute for Innovative Materials, Processing and Numerical Technologies IMPACT. El laboratorio estudia los intrincados patrones de flujo que a menudo se desarrollan en materiales granulares, medios porosos y fluidos complejos como espumas, geles y pastas.
Este último estudio analiza los fluidos que tienen una respuesta similar a un sólido al estrés, un fenómeno llamado espesamiento por cizallamiento discontinuo DST. Esto ocurre cuando el líquido en este caso, una mezcla de almidón de maíz se espesa abruptamente y se vuelve sólido cuando se lo perturba.
Las pruebas involucraron un nuevo método de observación que involucra una cámara de alta velocidad con resultados que ofrecen un enfoque innovador para futuras prácticas de ingeniería.
El autor de la investigación, el Dr. Deren Ozturk, quien recientemente completó su doctorado en esta área, comenta :
"Nuestros hallazgos son de particular interés para el floreciente campo de investigación del DST, ya que es una indicación visual novedosa del comportamiento del DST que podría usarse para calibrar futuros modelos teóricos. El fenómeno DST se está investigando para aplicaciones de ingeniería únicas como el cuerpo blandoarmaduras, topes de velocidad "inteligentes" y producción de alimentos.
El equipo de investigación utilizó almidón de maíz de cocina normal mezclado con agua. Luego se coloca en una celda estrecha; se libera aire presurizado en el fluido de almidón de maíz y agua y se abre paso a través de él.
La forma en que el aire escapa se filma con una cámara de alta velocidad para visualizar patrones de invasión, que se presentan como dedos fluidos o fracturas sólidas, según la concentración de almidón de maíz y la presión en el aire ".
El Dr. Ozturk continúa :
"Usamos almidón de maíz como un sistema modelo para la clase más amplia de materiales de espesamiento por cizallamiento ya que es conveniente, está ampliamente disponible y muestra una respuesta dramática de espesamiento al cizallamiento. Como este tipo de experimento de invasión que tenemos mucha experienciacon no se habían realizado previamente en un fluido DST, nuestro principal objetivo era probarlos con la esperanza de ver algo interesante.
Nuestra hipótesis principal era que el fluido se "fracturaría" como un sólido si se le aplicara suficiente tensión. Sería bueno verlo, ya que un fluido debería exhibir patrones de dedos anchos. Por lo tanto, nos complació ver una fractura estrecharespuesta, ya que esto significaba que habíamos desarrollado un nuevo tipo de experimento para probar las condiciones para las que se observa DST ".
El coautor, el Dr. Bjornar Sandnes, director del Complex Flow Lab, comenta :
"Lo que es particularmente interesante sobre el almidón de maíz estudiado aquí es que la fricción se puede encender o apagar como un interruptor.
Cuando solo se mueven suavemente, los granos se repelen entre sí y, como no están en contacto, no hay fricción y el material fluye como un líquido.
Sin embargo, si se disturba con más fuerza, los granos entran en contacto de manera que la fricción detiene el deslizamiento libre de los granos. El material se comporta más como un sólido, y es entonces cuando observamos fracturas en nuestros experimentos ".
El artículo está publicado en Física de las comunicaciones . Es parte del proyecto: Patrones de flujo de fricción formados por fuerzas viscosas y capilares FriicFlow, financiado por EPSRC: un estudio que examina cómo la fricción entre los granos transportados por un fluido cambia el comportamiento del flujo del fluido.
Es una colaboración entre la Universidad de Swansea IMPACT, la Universidad de Oxford y el Centro de Excelencia PoreLab en Noruega.
La operación IMPACT está parcialmente financiada por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional a través del Gobierno de Gales y la Universidad de Swansea.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Swansea . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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