Simulaciones numéricas de sistemas de agujas percolantes: aplicación al estudio de materiales compuestos estructurados con anisotropía eléctrica.

MIETTA, J.L.; TAMBORENEA, PABLO; NEGRI RICARDO MARTÍN

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Una propiedad deseable en un elastómero magnetoreológico (MRE) eléctricamente conductor es su anisotropía eléctrica, es decir, su capacidad para conducir una corriente eléctrica preferentemente en una dirección particular. En este trabajo se explora cómo los parámetros estructurales de materiales compuestos donde el material de relleno forma elementos conductores de la electricidad unidimensional (agujas, cadenas o barras) afectan a las propiedades de percolación del sistema. Para ello se llevaron a cabo simulaciones Monte Carlo de sistemas bidimensionales asimétricos de agujas con alineaciones anisotrópicas. Se computaron las funciones de probabilidad de percolación en la dirección de la orientación preferencial de los objetos percolativos y en la dirección ortogonal a ésta, como funciones de los parámetros estructurales. Entre éstos, se consideró la longitud media de las agujas, la desviación estándar de la distribución de su longitud, y la desviación estándar de la distribución angular. Se desarrolló un algoritmo computacional capaz de reproducir y verificar resultados teóricos publicados previamente para redes isótropas, como así también estudiar sistemas anisotrópicos de interés experimental. Nuestra investigación muestra que la anisotropía eléctrica, considerada como una consecuencia directa de la anisotropía de percolación, depende principalmente de la desviación estándar de la distribución angular y de la longitud media de las agujas de relleno. Una conclusión de interés práctico es que existe un amplio y bien definido conjunto de valores de los parámetros mencionados para los que es posible obtener percolación anisotrópica (y, por lo tanto, anisotropía eléctrica) en condiciones experimentales relativamente accesibles cuando se consideran materiales compuestos formados por agujas dispersadas y orientadas en matrices elastoméricas