Evaluación reológica y magnetoreológica de emulsiones magnéticas

Abstract

La incorporación simultánea de surfactantes y nanopartículas en sistemas emulsificados ha despertado un creciente interés por su posible sinergia en la mejora de la estabilidad coloidal y permitir el desarrollo de materiales dinámicamente controlables mediante estímulos externos. En este trabajo se llevó a cabo un estudio integral orientado a evaluar la estabilidad, así como las propiedades reológicas y magnetoreológicas de emulsiones bajo diferentes configuraciones de campo magnético: estático uniforme (magneto-reómetro) y estático/oscilatorio linealmente creciente (sistema de flujo a escala de laboratorio). Inicialmente, se prepararon emulsiones O/W utilizando ferrofluidos (Fe3O4-keroseno), dispersos en soluciones acuosas de surfactantes de distinta naturaleza: cloruro de hexadecilpiridinio monohidratado (catiónico) y Tergitol NP-40 (no iónico). La formulación fue ajustada sistemáticamente mediante la variación de las concentraciones de surfactante y ferrofluido, identificándose como condición más favorable aquella correspondiente a 3.5 % p/v de hexadecilpiridinio y 5000 ppm de ferrofluido, al ofrecer un equilibrio óptimo entre una alta estabilidad física (>6 meses) y una respuesta magnetoviscosa significativa (∆η/η0 = 8.25, para 0 < B < 796.73 mT). Adicionalmente, los ensayos en el sistema de flujo revelaron que únicamente bajo la aplicación de un campo magnético oscilatorio (200 Hz–0.226 A) fue posible inducir una aceleración del flujo volumétrico de la emulsión, posiblemente asociada a efectos de viscosidad negativa. Finalmente, se llevó a cabo una evaluación comparativa del efecto del tipo, tamaño y morfología de las nanopartículas sobre las propiedades reológicas y magnetoreológicas de las emulsiones. Para ello, se sintetizaron nanopartículas de ferrita de cobalto (CoFe2O4) mediante descomposición térmica, controlando su tamaño y morfología mediante la variación de la relación volumétrica entre los surfactantes (ácido oleico y oleilamina) y el volumen del solvente. Los resultados demostraron que el tamaño de las nanopartículas incide directamente en la rigidez estructural de la emulsión, mientras que una morfología cúbica, en particular, favorece una mejora sustancial en la respuesta magnetoreológica en comparación con nanopartículas esféricas de Fe3O4.