UN IMÁN LÍQUIDO PARA LA MICROESCALA
Imagínate que llegas de la feria de tu pueblo y todavía sigues escuchando la música de la caseta desde tu casa o en un concierto de cualquier estadio como los residentes o gente que pasa cerca del estadio es capaz de escuchar las diferentes canciones del concierto. Nunca os habéis preguntado ¿Cómo puede llegar la frecuencia del sonido tan lejos?. Y si alguna vez os lo habéis preguntado, aquí está la respuesta. Es gracias a unos altavoces tweeters, ¿pero que tienen estos altavoces que lo difieren del resto?. En algunos casos puede llevar un ferrofluido que ayuda a tener los agudos más limpios a alto volumen y menos distorsión del sonido, debido a la función refrigerante del ferrofluido.
Imagen 1. Altavoces tweeters.
Pero… ¿Sabéis qué es un ferrofluido? Para quienes no lo sepan, un ferrofluido es una mezcla no homogénea donde las nanopartículas magnéticas quedan suspendidas de manera uniforme en el líquido portador, a diferencia de una disolución estas partículas no se asientan con el tiempo.
Se podrían clasificar según su aplicación que depende de la "colaboración" de las partículas magnéticas y de sus líquidos portadores. Al cambiar el líquido portador alteran significativamente sus propiedades, ya que interaccionan de manera diferentes las partículas magnéticas con los diferentes líquidos portadores..Usualmente, las nanopartículas que se utilizan para la síntesis de ferrofluidos son la magnetita (Fe₃O₄), maghemita (Fe₂O₃) o ferrita de cobalto (CoO·Fe₂O₃). Los líquidos portadores más comunes son agua y aceites hidrocarbonados, sin embargo debido a su miscibilidad en agua, disolventes orgánicos y biofluidos puede haber riesgos de contaminación y degradación de la muestra. Este problema fue superado con los ferrofluidos fluorocarbonados, pero su acumulación a largo plazo presenta problemas medioambientales. Quedando como mejor opción los ferrofluidos en aceite de silicona, que son químicamente y biológicamente inertes, reduciendo las preocupaciones medioambientales respecto al uso de fluorocarbonos sin sacrificar ninguna prestación. Además, superan a los otros líquidos portadores en propiedades (alta estabilidad térmica, baja dependencia de la viscosidad con la temperatura y baja tensión superficial). Sin embargo, el único problema que tienen es la dificultad de dispersar de manera uniforme y estable las nanopartículas magnéticas en aceite de silicona (líquido portador).
SÍNTESIS DE UN FERROFLUIDO
Aquí presentamos un video que realiza la síntesis de un ferrofluido:
Se han hecho diferentes investigaciones sobre los ferrofluidos, concretamente sobre el ferrofluido basado en aceites de silicona. Proponiendo una mejora de la síntesis para este ferrofluido, que soluciona el problema de la uniformidad, utilizando un tensioactivo común como PDMS (polidimetilsiloxano) que hace compatible las nanopartículas con el líquido portador y evita que se apelmacen. Se utilizan ultrasonidos para acelerar reacciones y reducir el tiempo de síntesis, además sirve para repartir las partículas de manera homogénea y romper aglomerados. También se emplean aceites de bajo peso molecular para obtener ferrofluidos de alta calidad.
Después de ver un poquito qué es y cómo se sintetiza, muchos os preguntaréis ¿Esto para qué sirve? ¿Cuáles son sus aplicaciones?. Pero antes de ver sus aplicaciones, vamos a ver sus propiedades, debido a que dependiendo de las propiedades tienen una función u otra.
Se han obtenido resultados de las propiedades reológicas e interfaciales.
-Las propiedades reológicas son las medidas de cómo un material fluye o se deforma bajo la aplicación de una fuerza, como puede ser la viscosidad. Algún ejemplo de estas medidas sería la relación entre esfuerzo y velocidad de deformación del fluido, siendo lineal y teniendo un cierto parecido con un fluido newtoniano. También se han medido los cambios de la viscosidad respecto a la temperatura y cuando se pone en contacto con un campo magnético. Con una disminución de la temperatura hay un aumento de la viscosidad y cuando se acerca un imán aumenta la viscosidad del fluido.
-Las propiedades interfaciales son aquellas que se manifiestan en la región de la interfase. En este caso, se midió la tensión interfacial siendo baja. Esto significa que se extiende de manera fácil sobre superficies como el vidrio, metales…
Asimismo, se hicieron estudios de la compatibilidad química donde se demostró que no se mezcla bien con líquidos polares y si se mezcla con líquidos menos polares (aceites similares). El corazón del ferrofluido es el óxido de hierro, eso lo hace más reactivo frente a ácidos fuertes y agentes corrosivos.
Después de haber visto algunas propiedades de estos fluidos, vamos a pasar con sus aplicaciones. Algunas de ellas son:
-Materiales interfaciales inteligentes basados en ferrofluidos de silicona, son superficies que repelen o guían líquidos. Imagináte una gota de agua y le añades el ferrofluido (inmiscible en agua), este la envuelve en una fina capa. Esto provoca que la gota se deslice mejor y con el imán puedas cambiar de dirección. Esto facilita la microfluídica digital magnética, que sería el movimiento y la unión de las ¨gotas¨ en una superficie ¨resbaladiza¨ usando un imán por debajo. Se ponen dos mini-gotas, por ejemplo una ácida y otra básica, sobre una superficie impregnada en un ferrofluido. Mueves un imán por debajo, las gotas se desplazan y se mezclan. Cuando se mezclan, reaccionan y se ve un cambio de color procedente de la reacción. En la práctica sirve como un mini-laboratorio portátil para detectar un compuesto, como sería el nitrito en el test Griess.
-Bioinercia y propiedades antibioincrustante. El ferrofluido hace que no se construya una biopelícula, donde las bacterias se asienten, ya que en superficies húmedas, las bacterias se unen y forman biopelículas.
-Robots blandos basados en ferrofluidos de silicona. Un ejemplo sería la entrega dirigida como podría ser de fármacos, donde en el interior del ferrofluido hay una sustancia que se necesita depositar en un lugar concreto. Entonces con un imán dirigimos la gota de ferrofluido hacia el lugar donde se va a depositar y aplicamos un campo mayor para deformar la gota y que libere la sustancia que tiene en su interior. Para volver a su forma inicial, se aplica un campo menor.
Podríamos concluir diciendo que es un avance sólido y práctico, ya que se utiliza un fluido de síntesis rápida, estable y no contaminante como “laboratorio portátil” para realizar diferentes test o detectar diferentes sustancias de manera rápida. Además podría ser un avance para las micro-investigaciones y micro-intervenciones por su función de entrega dirigida.
REFERENCIAS
DOI10.1021/acsnano.4c16689 "Facile Synthesis of Silicone Oil-Based Ferrofluid:Toward Smart Materials and Soft Robots"
Imagen 1: https://es.wikipedia.org/wiki/Tweeter (Fecha de acceso:24/11/2025)
Imagen 2:https://www.coolbe.com/es/products/62e0eb7718937801aa486a14 (Fecha de acceso:24/11/2025)
Video 1: https://www.youtube.com/watch?v=NuxZDPDagP0 (Fecha de acceso:23/11/2025)
Video 2: https://www.youtube.com/watch?v=mpdJCDd52dc (Fecha de acceso:23/11/2025)
María Dolores Alcalá Jiménez
Ouiam Adama
4º Curso del Grado de Química (UCO)
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