Tixotropía

La tixotropía es una propiedad de adelgazamiento por cizallamiento que depende del tiempo. Ciertos geles o fluidos que son espesos o viscosos en condiciones estáticas fluirán (se volverán más finos, menos viscosos) con el tiempo cuando se agiten, se agiten, se estiren o se estresen de otro modo (viscosidad dependiente del tiempo). Luego tardan un tiempo determinado en volver a un estado más viscoso. Algunos fluidos pseudoplásticos no newtonianos muestran un cambio de viscosidad que depende del tiempo; cuanto más tiempo esté sometido el fluido a un esfuerzo cortante, menor será su viscosidad. Un fluido tixotrópico es un fluido que tarda un tiempo finito en alcanzar la viscosidad de equilibrio cuando se le somete a un cambio pronunciado en la velocidad de corte. Algunos fluidos tixotrópicos vuelven a un estado de gel casi instantáneamente, como el ketchup, y se denominan fluidos pseudoplásticos. Otros, como el yogur, tardan mucho más y pueden volverse casi sólidos. Muchos geles y coloides son materiales tixotrópicos que exhiben una forma estable en reposo pero se vuelven fluidos cuando se agitan. La tixotropía surge porque las partículas o solutos estructurados requieren tiempo para organizarse.

Algunos fluidos son antitixotrópicos: una tensión de corte constante durante un tiempo provoca un aumento de la viscosidad o incluso la solidificación. Los fluidos que exhiben esta propiedad a veces se denominan reopécticos. Los fluidos antitixotrópicos están menos documentados que los fluidos tixotrópicos.

Historia

Muchas fuentes de tixotropía provienen de los estudios de Bauer y Collins como la fuente más antigua de origen. Más tarde, en 1923, otros investigadores comenzaron a experimentar con la tixotropía y luego comenzaron a informar que muchos geles consisten en dispersiones acuosas de Fe2O3.

Estos investigadores: Mewis y Barnes, Schalek y Szegvari, y H. Freundlich, descubrieron entonces que podían hacer que el gel se convirtiera en líquido simplemente agitando los continentes. Cuanto más se supo de este material, se encontró en muchos otros productos sin que las personas que fabricaban dichos productos se dieran cuenta.

Ejemplos naturales

Algunas arcillas son tixotrópicas, siendo su comportamiento de gran importancia en ingeniería estructural y geotécnica. Los deslizamientos de tierra, como los comunes en los acantilados alrededor de Lyme Regis, Dorset y en el desastre del vertedero de Aberfan en Gales, son evidencia de este fenómeno. De manera similar, un lahar es una masa de tierra licuada por un evento volcánico, que se solidifica rápidamente una vez que llega al reposo.

Los lodos de perforación utilizados en aplicaciones geotécnicas pueden ser tixotrópicos. La miel de abejas melíferas también puede exhibir esta propiedad bajo ciertas condiciones (como la miel de brezo o la miel de mānuka).

Tanto el citoplasma como la sustancia fundamental del cuerpo humano son tixotrópicos, al igual que el semen.

Algunos depósitos de arcilla encontrados en el proceso de exploración de cuevas exhiben tixotropismo: un banco de lodo que inicialmente parece sólido se vuelve espeso y desprende humedad cuando se excava o se altera de otro modo. Estas arcillas fueron depositadas en el pasado por corrientes de baja velocidad que tienden a depositar sedimentos de grano fino.

Un fluido tixotrópico se visualiza mejor con una pala de remo incrustada en barro. La presión sobre el remo a menudo da como resultado un lodo tixotrópico altamente viscoso (más sólido) en el lado de alta presión de la pala y un lodo tixotrópico de baja viscosidad (muy fluido) en el lado de baja presión de la pala. El flujo desde el lado de alta presión al lado de baja presión de la pala del remo no es newtoniano. (es decir, la velocidad del fluido no es linealmente proporcional a la raíz cuadrada del diferencial de presión sobre la pala del remo).

Aplicaciones

Muchos tipos de pinturas y tintas (por ejemplo, los plastisoles utilizados en la serigrafía textil) presentan cualidades tixotrópicas. En muchos casos es deseable que el fluido fluya lo suficiente como para formar una capa uniforme y luego resistir un flujo adicional, evitando así que se hunda en una superficie vertical. Algunas otras tintas, como las utilizadas en el proceso de impresión de tipo CMYK, están diseñadas para recuperar la viscosidad aún más rápido, una vez aplicadas, con el fin de proteger la estructura de los puntos para una reproducción precisa del color.

Hay varios métodos para usar la tixotropía, un método, el más popular, es usar una mezcla de dos fases para modelar que permite que la mezcla continúe sin que entren ecuaciones agregadas cuando la tixotropía está trabajando a través de su propio proceso en los diferentes materiales.

La tinta tixotrópica (junto con un cartucho presurizado de gas y un diseño especial de bola de corte) es una característica clave del Fisher Space Pen, que se utiliza para escribir durante los vuelos espaciales de gravedad cero de los programas espaciales de EE. UU. y Rusia.

Las pastas de soldadura utilizadas en los procesos de impresión de fabricación de productos electrónicos son tixotrópicas.

El líquido bloqueador de roscas es un adhesivo tixotrópico que cura anaeróbicamente.

La tixotropía se ha propuesto como explicación científica de los milagros de licuefacción de la sangre como el de San Januarius en Nápoles.

Los procesos de fundición semisólida, como el tixomoldeo, utilizan la propiedad tixotrópica de algunas aleaciones (principalmente metales ligeros como el magnesio). Dentro de ciertos rangos de temperatura y con una preparación adecuada, una aleación se puede poner en un estado semisólido, que se puede inyectar con menos contracción y mejores propiedades generales que mediante el moldeo por inyección normal.

La sílice pirógena se utiliza comúnmente como agente reológico para hacer tixotrópicos fluidos que de otro modo serían de baja viscosidad. Los ejemplos van desde alimentos hasta resina epoxi en aplicaciones de unión estructural como juntas de filete.

Usos actuales

Se ha demostrado que la tixotropía tiene muchos usos en relación con la pasta de cemento. La tixotropía permite que el cemento se descomponga de una manera que permite al usuario depositar lentamente la pasta de manera controlada para que luego pueda fraguar y secar.

La tixotropía también se utiliza en fluidos de perforación debido a su composición reológica. Sin embargo, esto está relacionado con la hidráulica de perforación y cómo la tixotropía afecta el proceso hidráulico.

Efectos negativos

Si bien se ha observado que la tixotropía es beneficiosa en áreas relacionadas con la arcilla y el cemento, el material también presenta muchos efectos nocivos. Para intentar evitar que la Tixotropía fracture la sostenibilidad del hormigón, se ha comenzado a utilizar un polímero catatónico para contrarrestar la Tixotropía, sin embargo este agente es necesario para permitir la mezcla de la arcilla y el material cementoso. Actualmente no existe una forma real de contrarrestar el efecto de la tixotropía y al mismo tiempo permitirle descomponer los materiales del cemento y la arcilla.

Etimología

La palabra proviene del griego antiguo θίξις thixis 'tocar' (de thinganein 'tocar') y -tropía, -troposo, del griego antiguo -τρόπος - tropos 'de giro', de τρόπος tropos 'un giro', de τρέπειν trepein, ' girar'. De ahí que pueda traducirse como algo que gira (o cambia) cuando se toca. Fue inventado originalmente por Herbert Freundlich para una transformación sol-gel.