Laboratorio de Materia Fuera del Equilibrio (LMFE)

Descripción

En el Laboratorio de Materia Fuera del Equilibrio (LMFE) se realizan actividades de investigación fundamental sobre sistemas forzados fuera del equilibrio, en conjunto con docencia de pre y postgrado. 

Las líneas de investigación son: 

• Microfluídica, en particular, la dinámica de gotas y burbujas en geometrías confinadas a bajo Reynolds.
• Materia activa, usando como modelo experimental suspensiones de bacterias móviles. La investigación se centra en la dinámica de micronadadores individuales y en la dinámica colectiva en suspensiones densas. El laboratorio cuenta con certificación de bioseguridad de nivel 1 que permite cultivar, y manejar cepas de bacterias no patógenas.
• Sistemas granulares forzados, como modelos de materia fuertemente fuera del equilibrio. Estudiamos inestabilidades y transiciones de fase.
• Tribocarga de materia granular. Desarrollo de métodos experimentales para la medición precisa de cargas eléctricas en partículas sub-mm dieléctricas (distribuciones y cargas individuales en eventos de interacción).  
• Inestabilidades hidrodinámicas. Se estudia la inestabilidad de Faraday, con velocimetría en 3D (PIV) y flujos estacionarios en volumen e interfaciales. 
• Metamateriales mecánicos.
• Caracterización ultrasónica de materiales. Se miden propiedades elásticas mediante ultrasonidos de materiales con defectos, principalmente aleaciones metálicas con dislocaciones, maclas o poros. 

Asimismo, en el LMFE se han desarrollado diferentes técnicas de medición aplicadas a sistemas forzados fuera del equilibrio, tales como:

• Caracterización de materiales vía espectroscopía de resonancia ultrasónica (RUS) y medición de velocidad de ondas elásticas en ensayos estándar de ingeniería.
• Perfilometría de superficie vía transformada de Fourier (FTP) y por difusión de luz de alta velocidad (HDLP).
• Velocimetría por imágenes de partículas (PIV) y velocimetría de seguimiento de partículas (PTV).
• Medición de cargas eléctricas en materia granular cargada mediante PTV.

Equipamiento e instrumentos

Listado de equipamiento experimental y salas de trabajo:

• Spin coater para suspensiones poliméricas (hasta 100 micrones de espesor para películas).
• Mezcladora centrífuga para polímeros.
• Impresoras 3D de dos cabezales FDM (Taz-Pro), de 1 cabezal FDM (Ender) y de resina (Anycubic).
• Router CNC con área de trabajo de 50x50 cm2.
• Horno con control de humedad (hasta 200º C).
• Microacelerómetros con acondicionadores de señal.
• Sensores piezoeléctricos de fuerza e impacto con acondicionadores de señal.
• Vibradores electromecánicos (B&K) hasta 20 kN de fuerza, con amplificadores de potencia.
• Cámaras CCD/CMOS de baja velocidad (100 fps en HD).
• Cámaras de alta velocidad  (1500 fps en Full HD).
• Bombas de vacío turbomoleculares con respaldo de bombas rotatorias.
• Equipamiento de vanguardia para fabricación de microdispositivos: Acceso a sala limpia clase 100 con dos campanas extractoras, spin coater, hot plates, plasma cleaner.
• Sala de ensamblado de dispositivos microfluídicos: placa calefactora, estufa de secado, limpiador de plasma.
• Equipamiento para cultivos bacterianos: nivel de bioseguridad 1, refrigerador y freezer, incubadoras/shaker, espectrofotómetro, centrífuga, campana de flujo laminar, autoclave, sistema de purificación de agua.
• Estaciones de microscopía: tres microscopios invertidos y un microscopio directo con accesorio de epifluorescencia, dos cámaras de alta sensibilidad, pieza oscura para mediciones de fluorescencia.
• Torre de caída de materia granular, de 3 m de altura en vacío, con PTV en 2D. 
• Sistema de levitación ultrasónica con PTV en 3D para el estudio de la interacción de la materia granular cargada eléctricamente. 

Dirección

Blanco Encalada 2008, Santiago, Región Metropolitana.

Contacto

Académico responsable: Nicolás Mujica (nmujica@uchile.cl). Teléfono: +56 2 29784675.

Equipo

Nombre	Correo
María Luisa Cordero	mcordero@ing.uchile.cl
Claudio Falcón	cfalcon@ing.uchile.cl
Nicolás Mujica	nmujica@uchile.cl

Vinculación con el Medio

• Visitas de alumnos en diferentes actividades (puertas abiertas, difusión a colegios y Escuela de Verano).

Proyectos asociados al laboratorio

• Fondecyt 1221597, Electrostatically–induced granular clustering by tribocharging, financiado por ANID.
• Fondecyt 1230938, In situ monitoring of plastic deformation of high entropy alloys using ultrasound, financiado por ANID.
• Fondecyt 1251844, Collective behavior in confined active matter, financiado por ANID.
• Fondecyt 1261211, Physical Principles of Flow Network Organization in Active Materials, financiado por ANID.