Non-linear Magnetorheology: multibody and multipole effects on the Yield Stress

Abstract

Por lo general, los fluidos magnetorreológicos (FMR) son suspensiones de micropartículas ferromagnéticas dispersas en un líquido Newtoniano no magnético. Bajo la presencia de un campo magnético externo, las partículas se magnetizan y comienzan a interaccionar a través de fuerzas magnetoestáticas. Como resultado de dicha interacción, las partículas se ensamblan formando agregados en la dirección del campo externo dotando al sistema de una estructura interna. Esta estructuración tiene lugar en pocos milisegundos y da como resultado un notable incremento en la viscosidad de la suspensión (efecto MR). De hecho, para campos externos y concentraciones de partículas suficientemente elevados, la estructura interna es capaz de soportar esfuerzos (por debajo de un cierto valor conocido como esfuerzo umbral) sin romperse o fluir, comportándose entonces como un material sólido o viscoplástico [1]. La capacidad de controlar el comportamiento reológico (transición liquido-sólido) de forma rápida y precisa ha hecho de los FMR materiales muy apreciados como transmisores inteligentes de esfuerzo/torque en diversas ramas de la ingeniería [2]. Sin embargo, los FMR aún adolecen de diversas limitaciones que impiden su completa aplicación comercial. Entre otros: (i) no son fáciles de modelar cuantitativamente por lo que no es sencillo optimizar/predecir sus propiedades reológicas [3] y (ii) tienden a sedimentar y compactar con el tiempo lo que acaba convirtiéndolos en una pasta inmanejable