Los fluidos complejos son mezclas en las que coexisten dos fases : sólido-líquido ( suspensiones o soluciones de macromoléculas como polímeros), sólido-gas ( granulares ), líquido-gas ( espumas ) o líquido-líquido ( emulsiones ). Presentan 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 comportamientos similares a los de un sólido y de un fluido, así como fluctuaciones. Sus propiedades mecánicas pueden atribuirse a características como un 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 un sólido: 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 uniforme, 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, incluyendo altas densidades y bajas temperaturas , cuando se impulsa externamente para inducir el flujo, los fluidos complejos se caracterizan por intervalos irregulares de comportamiento similar al de un sólido seguidos de relajaciones de tensión debido a reordenamientos de partículas. La dinámica de estos sistemas es altamente no lineal por naturaleza. 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 clasificarse en la clase de fluidos complejos, se sabe muy poco sobre ellos. Todavía persisten conclusiones contradictorias 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 bloquearse y se puede utilizar un "diagrama de fases de bloqueo" para estudiar cómo pueden bloquearse y desbloquearse. No se sabe si investigaciones posteriores demostrarán estos hallazgos o si un marco teórico de este tipo resultará útil. Hasta ahora, este amplio conjunto de trabajos teóricos ha recibido un apoyo experimental deficiente.