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Two-step yielding in magnetorheology

Juan Carlos Fernandez-Toledano, Jaime Rodríguez-López, Keshvad Shahrivar, Roque Hidalgo-Alvarez, Luis Elvira, Francisco Montero de Espinosa, Juan de Vicente
Journal of Rheology 58(5), pp. 1507-1534
http://dx.doi.org/10.1122/1.4880675

We use particle level dynamic simulations, ultrasonic characterization, and rheomicroscopy to investigate the yielding behavior of magnetorheological (MR) fluids under oscillatory shear in both dilute and concentrated regimes. Dilute suspensions exhibit a single peak in the elastic stress that is associated to the breaking of the field-induced structures at the flow point (G′ = G″). On the other hand, more concentrated suspensions demonstrate a two-step yielding that is associated to the existence of short-ranged attractions between the particles, possibly coming from remnant magnetization or van der Waals forces. This two-step yielding is demonstrated by introducing additives in the formulation of the MR fluidsand performing particle level simulations that include R-shifted Lennard-Jones potentials of interaction.

ACKNOWLEDGMENTS

This work was supported by MINECO MAT 2010-15101, DPI2010-17716, PIB2010BZ-00570, MAT2013-44429-R projects (Spain), and by Junta de Andalucía (P10-FQM-5977, P10-RNM-6630, and P11-FQM-7074 projects). J.R.L. is grateful to a CSIC JAE fellowship.

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