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Simulaciones de dispersiones de óxido de grafeno como cristales líquidos nemáticos discóticos en flujo de Couette utilizando la teoría de Ericksen-Leslie (EL)

Autores: Nikzad, Arash; Bhatia, Somesh; Grecov, Dana

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Simulaciones de dispersiones de óxido de grafeno como cristales líquidos nemáticos discóticos en flujo de Couette utilizando la teoría de Ericksen-Leslie (EL)


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Objetivos del estudio
Dispersiones de óxido de grafeno
Teoría de Ericksen-Leslie
Fase nemática
Perfil de viscosidad
Resultados experimentales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El objetivo de este estudio fue simular el flujo de dispersiones de óxido de grafeno (GO), un cristal líquido nemático discótico (DNLC), utilizando la teoría de Ericksen-Leslie (EL). La suspensión acuosa de GO, como lubricante, reduce efectivamente la fricción entre superficies sólidas. La geometría considerada en este estudio fue dos cilindros con un pequeño tamaño de separación, que es la geometría preliminar para rodamientos de journal. Los coeficientes de viscosidad de Leslie calculados en nuestro estudio anterior se utilizaron para calcular el tensor de estrés en la teoría EL. Se investigó el comportamiento de las dispersiones de GO en el rango de concentración de 15 mg/mL a 30 mg/mL, que en nuestros experimentos recientes se mostró que están en la fase nemática, para obtener el perfil de orientación y viscosidad. Las viscosidades de las dispersiones de GO obtenidas de simulaciones numéricas se compararon con las de nuestro estudio experimental reciente, y observamos que los valores están dentro del rango de incertidumbre experimental. Además, se calcularon numéricamente los ángulos de alineación de las dispersiones de GO a diferentes concentraciones utilizando la teoría EL y se compararon con los respectivos valores teóricos, que estaban dentro de un error del 1%. Los ángulos de anclaje correspondientes a los valores de viscosidad más cercanos a los resultados experimentales estaban entre 114 y 118 grados. Además, se realizó un análisis de sensibilidad para determinar los efectos de diferentes proporciones de los coeficientes de elasticidad en la teoría EL. Utilizando este procedimiento, el mismo estudio podría extenderse a otros DNLC en diferentes geometrías.

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