Hidrogeles magneto-poliméricos fluidificantes. Diseño y caracterización de las propiedades mecánicas
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Universidad de Granada
Departamento
Universidad de Granada. Programa de Doctorado en Física y Ciencias del EspacioMateria
Reometría Magneto-reología Alginato Quitosano Geles magnéticos Magneto-polímero Fluidificación bajo cizalla Clústeres de partículas Número de Péclet
Fecha
2022Fecha lectura
2022-01-19Referencia bibliográfica
Suárez Fernández, William Ramón. Hidrogeles magneto-poliméricos fluidificantes. Diseño y caracterización de las propiedades mecánicas. Granada: Universidad de Granada, 2022. [http://hdl.handle.net/10481/72463]
Patrocinador
Tesis Univ. Granada.; FIS2017-85954-R MCIN/ AEI/10.13039/501100011033/ FEDER; Universidad UTE de EcuadorResumen
En las últimas décadas se han producido importantes avances en el desarrollo
de materiales inteligentes blandos multifuncionales, que pueden cambiar algunas de
sus propiedades frente a un estímulo externo. Un tipo importante de dichos materiales
son los hidrogeles magnéticos. La estructura de red tridimensional inherente de los
hidrogeles hace que sean muy difíciles de administrar por vías mínimamente
invasivas, lo cual ha estimulado importantes esfuerzos de investigación para diseñar
nuevas formulaciones de hidrogeles que puedan ser inyectables. El objetivo general
del presente trabajo fue preparar materiales magneto-poliméricos que se comporten
como geles fluidificantes, de tal modo que puedan inyectarse sin que se deterioren sus
propiedades mecánicas y, además, que dichas propiedades puedan regularse a
distancia mediante la aplicación de campos magnéticos externos. La autorecuperación
es más común en redes poliméricas basadas en interacciones físicas
que presentan elementos con capacidad de auto-ensamblado. Por ello, se prepararon
hidrogeles físicos magneto-poliméricos fluidificantes a partir de dos estrategias: a)
disoluciones de polímeros altamente concentradas y b) mezclas de disoluciones de
polímeros aniónicos (alginato de sodio) y catiónicos (quitosano). Se analizaron las
propiedades reológicas, magneto-reológicas, la inyectabilidad y se verificó que con
ambas estrategias era posible preparar hidrogeles fluidificantes magnéticos y no
magnéticos. En los compuestos magneto-poliméricos basados en alginato de alto peso
molecular, se encontró una concentración crítica de polímeros por encima de la cual
los compuestos se comportaron como materiales similares a gel y se desarrolló un
modelo teórico capaz de reproducir correctamente la tendencia general exhibida por las magnitudes reológicas experimentales en régimen estacionario de flujo. En los
hidrogeles magnéticos basadas en mezcla de polímeros aniónicos y catiónicos, los
valores máximos alcanzados por los módulos de almacenamiento y de pérdidas en la
fase de recuperación son un orden de magnitud inferior a los existentes antes de la
destrucción de la estructura interna, sin embargo, el comportamiento similar a gel se
recupera rápidamente, lo que representa una característica interesante. Los elevados
valores del número de Péclet alcanzados en los experimentos reológicos demuestran
que la difusión térmica es despreciable, mientras que el fuerte comportamiento
fluidificante mostrado por las muestras que contienen partículas debe estar conectado
a la rotura de clústeres de partículas en ausencia de campo magnético aplicado.