Los modelos de computadora simulan de manera eficiente y precisa las respuestas magnéticas de los ferrofluidos considerando solo la superficie del fluido.

La estructura puntiaguda que surge de la superficie lisa de un ferrofluido cuando se acerca un imán se puede predecir con mayor precisión de lo que se pensaba. Los investigadores de KAUST han demostrado que los algoritmos computacionales pueden calcular la respuesta erizada del ferrofluido a un imán simulando solo la capa superficial del líquido.

Los ferrofluidos son suspensiones líquidas de partículas a base de hierro que se comportan como un fluido regular, pero una vez que hay un imán presente, el ferrofluido cambia rápidamente de forma para formar picos que se alinean con el campo magnético. Desarrollado originalmente por la NASA, Los ferrofluidos tienen numerosos usos que van desde la electrónica avanzada hasta la nanomedicina y tienen el potencial para un uso aún más amplio. si sus respuestas magnéticas pudieran predecirse con mayor precisión.

Dominik Michels y su equipo están aplicando simulaciones por computadora para modelar el comportamiento de los ferrofluidos. "Nuestro objetivo es desarrollar un algoritmo eficiente y preciso para simular las formas macroscópicas y el movimiento dinámico de los ferrofluidos, "dice Libo Huang, un doctorado estudiante en el equipo de Michels.

Recientemente, mirando el campo más amplio de la simulación de fluidos, el equipo ha demostrado que el concepto de simular el movimiento de un fluido considerando solo la superficie del líquido se puede adaptar a los ferrofluidos.

"Si bien la simulación de líquidos solo en la superficie proporciona una plataforma para la simulación de fluidos, su extensión a los ferrofluidos es significativa, ", Dice Huang. Para modelar el comportamiento de un fluido basándose solo en su superficie, el líquido debe responder a las entradas de una manera lineal simple. La mayoría de los ferrofluidos tienen una respuesta compleja no lineal a un campo magnético.

Sin embargo, el equipo demostró que siempre que el campo magnético no sea demasiado fuerte, la respuesta es casi lineal, permitiéndoles realizar un cálculo de superficie de la respuesta del campo magnético.

En la simulación, los investigadores representaron la superficie del líquido como una serie de triángulos, Huang explica. "La representación de ferrofluidos como triángulos de superficie nos permitió estimar con precisión la curvatura de la interfaz del líquido, así como la posición de la interfaz, ", dice. La estructura de la espiga se puede simular calculando la interacción entre la fuerza magnética y la tensión superficial del líquido.

Considerando solo la superficie del fluido, en lugar de todo su volumen, hizo que la simulación fuera mucho más eficiente computacionalmente, permitiendo una simulación más precisa del complejo comportamiento del ferrofluido. "Pudimos reproducir la distancia entre picos del patrón de picos del fluido real de una manera cuantitativa precisa, ", Dice Michels." Podríamos simular un movimiento dinámico mucho más complejo ".