Propiedades Magn Ticas De Ferrofluidos

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIA
DEPARTAMENTO DE FISICA

Propiedades magneticas de Ferrofluidos

por
Paul Soto Rodriguez

Tesis presentada al Departamento de F´ısica
de la Universidad de Santiago de Chile,
para la obtencion del grado de Magister en ciencias menci´on F´ısica

Profesor Gu´ıa :

Dr. Jos´e F´elix Mej´ıa L´opez

Enero, 2006
Santiago, Chile

´Indice
1. Introducci´on general
1.1. Fluidos magn´
eticos o ferrofluidos
1.2. Surfactantes . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1. Car´acter anf´ılico . . . . . . .
1.3. Adsorci´on . . . . . . . . . . . . . . .
1.4. Asociaci´on . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. Tipos de repulsiones . . . . . . . . .
1.6. Importancia de los surfactantes . . .
1.6.1. Ferrofluidos i´onicos . . . . . .
1.7. Modelos propuestos . . . . . . . .. .
1.8. Aplicaciones de los ferrofluidos . . . .
2. Din´
amica molecular
2.1. Metodolog´ıa . . . . . .
2.2. Cantidades observables
2.3. El algoritmo . . . . . .
2.4. Algoritmo de Verlet . .

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3. Nuestro Modelo
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3.1. Ecuaciones adimensionales . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 32
3.2. Ecuaciones de movimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4. Funcionamiento del programa
37
4.1. Verificaci´on de resultados existentes . . . . . . . . . . . . . . . 39
5. Aplicaci´
on de nuestro programa
44
5.1. Resultados sin energ´ıa dipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.2. Resultados para 5 anillos con energ´ıa dipolar . . . . . . . . . . 45
A. Ensembles47

B. Ecuaciones de movimiento

53

´Indice de figuras
1.

Esquema de un ferrofluido tomado de Ferrotec Inc. . . . . . .
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21.

Esquema de una particula en una interfase . . . . . . . . . . .
Esquema alternativa para un ferrofluido . . . . . . . . . . . .
Ferrofluido en interacci´on con s´olidos polares y apolares . . . .Distintos tipos de micelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Efecto de los agentes dispersantes en ferrofluidos . . . . . . . .
Los 3 tipos de repulsiones conocidos . . . . . . . . . . . . . . .
Ferrofluido en base de agua (izq.) y en base de aceite (der.) .
Ferrofluidos ´ıonicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
aplicaci´on de ferrofluidos en parlantes tomado de Ferrotec.inc.nuestro modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
gr´afico de la energ´ıa de Lennard Jones . . . . . . . . . . . . .
comparaci´on de los distintos pasos de tiempo . . . . . . . . . .
comparaci´on 2 de pasos de tiempo . . . . . . . . . . . . . . . .
la energ´ıa para el el paso de tiempo 0.01 . . . . . . . . . . . .
La energ´ıa calculada por nosotros tomando los datos de Casestudy 4 . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La desviaci´on estandard calculada por nosotros tomando los
datos de Casestudy 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La distribuci´on radial calculada por nosotros tomando los datos de Casestudy 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Capacidad calor´ıfica para distintas temperaturas para un ferrofluido tipo Lennard Jones .. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Estructura inicial de los 5 anillos . . . . . . . . . . . . . . . .
Capacidad calor´ıfica para distintas temperaturas para 5 anillos

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1.

Introducci´
on general

1.1.

Fluidos magn´
eticos o ferrofluidos

Los fluidos magn´eticos o ferrofluidos son peque˜
nas part´ıculas magn´eticas
coloidales...