Fenómenos electrocinéticos en suspensiones de partículas planas

Abstract

En esta memoria nos proponemos revisar los tratamientos existentes para la polarización eléctrica de suspensiones coloidales de partículas no esféricas, extendiendo en lo posible su aplicabilidad a situaciones moderadamente concentradas. De este modo, en el Capítulo 2 revisamos los fundamentos de la teoría electrocinética de suspensiones coloidales, identificando su fenomenología y las principales magnitudes de interés en el caso de partículas no esféricas. En el Capítulo 3 estudiamos los modelos que relacionan la respuesta de suspensiones concentradas de esferoides oblatos con sus propiedades microscópicas. Se discuten las modificaciones necesarias para tener en cuenta las interacciones entre partículas y se muestran las predicciones teóricas que se obtienen de estos modelos. En el Capítulo 4 describimos los métodos y técnicas experimentales utilizadas para la verificación de los modelos teóricos. Para ello, hemos elegido la gibbsita (γ-Al(OH)3). Estas partículas presentan forma de disco y tamaño relativamente homogéneo si se las compara con las muestras naturales de geometría similar, en particular arcillas, siendo además su síntesis relativamente sencilla. Tras indicar sus principales características, revisamos las técnicas experimentales de movilidad electroforética, electroacústica y espectroscopía dieléctrica utilizadas, indicando cómo se obtienen las magnitudes electrocinéticas de interés. Los resultados experimentales obtenidos se detallan en los Capítulos 5 y 6. En el primero de ellos se realiza un estudio sistemático de cómo afectan la carga superficial y la fuerza iónica a la permitividad eléctrica de baja frecuencia (1 kHz-1 MHz) y a la electroforesis dinámica en el rango de los MHz. En el segundo se analiza el efecto de la concentración de partículas. Como veremos, la realización conjunta de estos dos estudios permite detectar y analizar los principales mecanismos de polarización que ocurren en suspensiones coloidales de partículas cargadas a través de dos procesos de relajación: la relajación alfa o polarización de concentración y la relajación de Maxwell-Wagner-O'Konski. Finalmente, en el Capítulo 7 se exponen las conclusiones de esta tesis doctoral, y se discuten la validez de los modelos y las propuestas de futuro.