Los investigadores dirigidos por el profesor de la CEE, Oscar López-Pamies, han obtenido las ecuaciones rectoras que describen y explican el comportamiento mecánico macroscópico de los elastómeros llenos de inclusiones líquidas directamente en términos de su comportamiento microscópico. El trabajo se describe en un artículo de López-Pamies y Ph.D. estudiante Kamalendu Ghosh publicado recientemente en el Journal of the Mechanics and Physics of Solids .

"Desde el descubrimiento a principios de 1900 de que la adición de nanopartículas de sílice y negro de humo al caucho dio como resultado un material compuesto con propiedades drásticamente mejoradas, se han dedicado esfuerzos continuos a comprender cuándo y cómo la adición de rellenos a los elastómeros conduce a materiales con nuevas propiedades mecánicas y físicas", escribió Lopez-Pamies. "La atención se ha centrado casi exclusivamente en las inclusiones de relleno sólido".

Los resultados teóricos y experimentales recientes han revelado que, en lugar de agregar inclusiones sólidas a los elastómeros, la adición de inclusiones líquidas puede conducir a una nueva clase de materiales aún más emocionante con el potencial de habilitar una variedad de nuevas tecnologías. Algunos ejemplos incluyen elastómeros rellenos con líquidos iónicos, metales líquidos y ferrofluidos, que exhiben combinaciones únicas de propiedades mecánicas y físicas.

"La razón detrás de estas propiedades novedosas es doble", escribió Lopez-Pamies. "Por un lado, la adición de inclusiones líquidas a los elastómeros aumenta la deformabilidad general. Esto contrasta con la adición de rellenos convencionales que, al estar hechos de sólidos rígidos, disminuye la deformabilidad. Además, la mecánica y la física de las interfaces que separan un sólido elastómero de inclusiones líquidas incrustadas, si bien es insignificante cuando las inclusiones son grandes, puede tener un impacto significativo e incluso dominante en la respuesta macroscópica del material cuando las partículas son pequeñas.

"Sorprendentemente, las ecuaciones establecen que estos materiales se comportan como sólidos, aunque sólidos con un comportamiento macroscópico que depende directamente del tamaño de las inclusiones líquidas y el comportamiento de las interfaces elastómero/líquido. Esto permite el acceso a una gama increíblemente amplia de comportamientos fascinantes. ajustando adecuadamente el tamaño de las inclusiones y la química de las interfaces elastómero/líquido. Uno de esos comportamientos notables es el "encubrimiento", cuando se puede hacer desaparecer el efecto de las inclusiones".

Este trabajo se realizó como parte de la subvención de Lopez-Pamies del programa NSF, Diseño de materiales para revolucionar e diseñar nuestro futuro (DMREF). A su vez, DMREF es parte de la Iniciativa del Genoma de Materiales de varias agencias, que tiene como objetivo allanar el camino para el descubrimiento, la fabricación y el despliegue de materiales avanzados. + Explora más

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