Repositorio
Institucional

Fernandez-gil, Francisco

From Random to Oriented: Shear-Induced Alignment of Fillers in Polymer Matrices

WILEY

POLYMER COMPOSITES

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The orientation of particles and fibers within polymer matrices plays a pivotal role that influences the multifunctional performance of composite materials. In particular, shear-stress alignment has emerged as a low-cost controllable strategy for tailoring filler orientation, especially in non-Newtonian polymer fluids, where complex rheological behavior governs microstructural properties. This review provides a comprehensive overview of the underlying physical mechanisms and theoretical models describing alignment under shear flow. Rather than emphasizing detailed parameterization, the discussion focuses on the general principles governing filler orientation in complex fluids. The review further highlights how shear-induced alignment enhances mechanical strength, electrical and thermal conductivity, piezoelectric response, and biological performance in advanced applications. Key challenges, such as achieving uniform alignment in complex geometries and scaling predictive frameworks, are critically examined. Unlike previous reviews that address either theoretical modeling or experimental processing in isolation, this work integrates both perspectives to present a unified understanding linking shear physics, filler orientation dynamics, and multifunctional performance. A systematic literature review was conducted following the PRISMA methodology, using multiple databases and the search equation: ("shear alignment" OR "particle orientation" OR "filler orientation") AND "polymer composites."La orientación de partículas y fibras dentro de matrices poliméricas desempeña un papel fundamental que influye en el rendimiento multifuncional de los materiales compuestos. En particular, la alineación por esfuerzo cortante ha surgido como una estrategia controlable y de bajo costo para adaptar la orientación del relleno, especialmente en fluidos poliméricos no newtonianos, donde el comportamiento reológico complejo rige las propiedades microestructurales. Esta revisión ofrece una visión general completa de los mecanismos físicos subyacentes y los modelos teóricos que describen la alineación bajo flujo de cizallamiento. En lugar de enfatizar la parametrización detallada, el análisis se centra en los principios generales que rigen la orientación del relleno en fluidos complejos. La revisión también destaca cómo la alineación inducida por cizallamiento mejora la resistencia mecánica, la conductividad eléctrica y térmica, la respuesta piezoeléctrica y el rendimiento biológico en aplicaciones avanzadas. Se examinan críticamente los desafíos clave, como lograr una alineación uniforme en geometrías complejas y escalar los marcos predictivos. A diferencia de revisiones anteriores que abordan el modelado teórico o el procesamiento experimental de forma aislada, este trabajo integra ambas perspectivas para presentar una comprensión unificada que vincula la física del cizallamiento, la dinámica de la orientación del relleno y el rendimiento multifuncional. Se realizó una revisión sistemática de la literatura siguiendo la metodología PRISMA, utilizando múltiples bases de datos y la ecuación de búsqueda: ("alineación por cizallamiento" O "orientación de partículas" O "orientación del relleno") Y "compuestos poliméricos".

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alignment

composites

shear-induced

10.1002/pc.70627

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MECHANICAL-PROPERTIES

ORIENTATION BEHAVIOR

THERMAL-CONDUCTIVITY

FIBER SUSPENSIONS

COMPOSITES

FLOW

PARTICLES

SCAFFOLDS

MICROSTRUCTURE

NANOPARTICLES

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Compuestos (Laminados, Plásticos Reforzados, Fibras Sintéticas y Naturales)

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WOS:001610074400001

From Random to Oriented: Shear-Induced Alignment of Fillers in Polymer Matrices

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WILEY

POLYMER COMPOSITES

Materials Science, Composites

Polymer Science

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0272-8397

LF Engineering

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