Los fluidos complejos son mezclas que tienen una coexistencia entre dos fases : sólido-líquido ( suspensiones o soluciones de macromoléculas como polímeros), sólido-gas ( granular ), líquido-gas ( espumas ) o líquido-líquido ( emulsiones ). Exhiben respuestas mecánicas inusuales a la tensión o deformación aplicada debido a las restricciones geométricas que impone la coexistencia de fases. La respuesta mecánica incluye transiciones entre un comportamiento sólido y fluido, así como fluctuaciones. Sus propiedades mecánicas se pueden atribuir a características como alto desorden, enjaulamiento y agrupamiento en múltiples escalas de longitud. [1]
La crema de afeitar es un ejemplo de fluido complejo. Sin tensión, la espuma parece sólida: no fluye y puede soportar cargas (muy) ligeras . Sin embargo, cuando se aplica la tensión adecuada, la crema de afeitar fluye fácilmente como un fluido. A nivel de burbujas individuales, el flujo se debe a reordenamientos de pequeños grupos de burbujas. En esta escala, el flujo no es suave, sino que consiste en fluctuaciones debidas a reordenamientos de las burbujas y liberaciones de tensión. Estas fluctuaciones son similares a las fluctuaciones que se estudian en los terremotos .
La dinámica de las partículas en fluidos complejos es un área de investigación actual. La energía perdida debido a la fricción puede ser una función no lineal de la velocidad y las fuerzas normales. La inhibición topológica del flujo por el hacinamiento de partículas constituyentes es un elemento clave en estos sistemas. Bajo ciertas condiciones, incluidas altas densidades y bajas temperaturas , cuando son impulsados externamente para inducir el flujo, los fluidos complejos se caracterizan por intervalos irregulares de comportamiento similar a un sólido seguidos de relajaciones de tensiones debido a reordenamientos de partículas. La dinámica de estos sistemas es de naturaleza altamente no lineal. El aumento de la tensión en una cantidad infinitesimal o un pequeño desplazamiento de una sola partícula puede dar como resultado la diferencia entre un estado detenido y un comportamiento similar al de un fluido. [2]
Aunque muchos materiales que se encuentran en la naturaleza pueden encajar en la clase de fluidos complejos, se sabe muy poco sobre ellos. Aún persisten conclusiones inconsistentes y controvertidas sobre sus propiedades materiales. El estudio cuidadoso de estos sistemas puede conducir a una "nueva física" y a nuevos estados de la materia. Por ejemplo, se ha sugerido que estos sistemas pueden atascarse y se puede utilizar un "diagrama de fases de atasco" para considerar cómo estos sistemas pueden atascarse y desatascarse. No se sabe si futuras investigaciones demostrarán estos hallazgos o si dicho marco teórico resultará útil. Hasta el momento, este gran conjunto de trabajos teóricos ha sido escasamente respaldado por experimentos.