p Ferrofluidos, com sua exibição mesmérica de picos que mudam de forma, são uma das exibições favoritas em programas de ciências. Esses exemplos atraentes de campos magnéticos em ação podem se tornar ainda mais dramáticos por meio do trabalho computacional que captura seu movimento. p Uma equipe de pesquisa da KAUST desenvolveu agora um modelo de computador do movimento do ferrofluido que pode ser usado para projetar telas de ferrofluido ainda maiores. O trabalho é um trampolim para o uso de simulação para informar o uso de ferrofluidos em uma ampla gama de aplicações práticas, como remédios, acústica, materiais de absorção de radar e nanoeletrônica.

p Os ferrofluidos foram desenvolvidos pela NASA na década de 1960 como uma forma de bombear combustíveis em baixa gravidade. Eles compreendem partículas magnéticas em nanoescala de compostos carregados de ferro suspensos em um líquido. Na ausência de um campo magnético, os ferrofluidos possuem uma superfície perfeitamente lisa. Mas quando um ímã é aproximado do ferrofluido, as partículas se alinham rapidamente com o campo magnético, formando a aparência pontiaguda característica. Se um objeto magnético é colocado no ferrofluido, os espinhos vão até escalar o objeto antes de cair em cascata de volta.

p Como o comportamento do ferrofluido pode ser contra-intuitivo, a simulação é a maneira ideal de entender seu movimento complexo. (Veja a simulação aqui.) Até agora, Contudo, os modelos têm várias limitações, diz Libo Huang, um Ph.D. estudante do Grupo de Ciências Computacionais de Dominik Michels no Centro de Computação Visual da KAUST.

p O primeiro desafio foi eliminar singularidades no campo magnético dos modelos existentes, Huang diz. Os modelos anteriores normalmente lidavam com a simulação de campo magnético usando ímãs infinitamente pequenos. Quanto mais próximos dois ímãs são aproximados, quanto mais forte a atração magnética - portanto, se um ímã é infinitamente pequeno, a intensidade do campo magnético pode se tornar infinitamente grande. "O centro de um ímã infinitamente pequeno é chamado de singularidade, "Huang diz. Não só o campo magnético é difícil de medir no centro do ímã, mas se duas singularidades se aproximam, as forças tornam-se tão grandes que a simulação pode falhar. "Derivamos fórmulas para eliminar as singularidades e criar esquemas numéricos muito mais robustos, "Huang diz.

p A equipe também encontrou maneiras de aumentar a eficiência computacional, reduzindo a complexidade algorítmica, permitindo que simulações maiores sejam executadas. Quando a equipe comparou seu modelo com experimentos de laboratório úmido, reproduziu o verdadeiro comportamento dinâmico do ferrofluido, dando uma boa representação qualitativa que será útil para o projeto de esculturas de ferrofluido. "Isso abre a porta para análises quantitativas adicionais, "Huang diz. Aumentar ainda mais a precisão do modelo forneceria novos insights sobre o comportamento fundamental do ferrofluido e levaria a muitos novos usos, de sensores e interruptores eletrônicos a espelhos deformáveis ​​para telescópios avançados.