Propriedades adesivas de fluidos magnéticos

Abstract

Neste trabalho nós exploramos analítica e computacionalmente o desempenho adesivo deum fluido magnético não-newtoniano quando submetido a um teste do tipoprobe-tackna pre-sença de um campo magnético externo. Duas situações distintas são levadas em consideraçãopara a amostra de fluido confinado: a de um ferrofluido que apresenta formação de cadeias departículas magnéticas e a de um fluido magneto-reológico (MR) que apresenta umyield stressdependente do campo magnético. No caso envolvendo o ferrofluido, modelamos uma suspen-são polidispersa de partículas magnéticas através de um tensor das tensões generalizado, queassume que o caráter não-newtoniano do fluido advém da formação de pequenas cadeias departículas ao longo da direção do campo magnético local. A partir desse tensor calculamosanaliticamente a viscosidade efetiva do material quando este é submetido a um campo magné-tico radial. Em seguida utilizamos a viscosidade não-newtoniana encontrada numa lei de Darcygeneralizada e obtemos uma expressão para a força de adesão do fluido. Observamos que a for-mação de cadeias de partículas a partir da aplicação do campo externo produz um impactoconsiderável na força adesiva, sendo capaz de regulá-la convenientemente. Para a situação dofluido magneto-reológico, uma equação análoga a lei de Darcy é derivada ao considerarmosque os efeitos deyield stressprevalecem sobre os efeitos viscosos. Com base em experimentosjá estabelecidos, assumimos que oyield stressem questão possui uma dependência quadráticacom o campo magnético local. A partir daí, derivamos a expressão analítica para a força deadesão do fluido para duas configurações de campo distintas: perpendicular uniforme, e radialnão-uniforme. Em ambos os casos verificamos que a força adesiva é dramaticamente aumen-tada como resultado da dependência doyield stresscom o campo magnético. Esses resultados abrem a possibilidade de um monitoramento de respostas reológicas complexas de tais fluidos magnéticos através do auxílio de um campo magnético aplicado, permitindo um maior acessoa suas propriedades adesivas.