Впервые ученые создали постоянно магнитную жидкость. Согласно новому исследованию, эти жидкие капли могут трансформироваться в различные формы и ими можно манипулировать извне для перемещения.
Мы обычно представляем магниты как цельные, говорит старший автор Томас Рассел, выдающийся профессор науки и техники в области полимеров в Массачусетском университете в Амхерсте. Но теперь мы знаем, что «мы можем сделать магниты жидкими, и они могли бы соответствовать различным формам - и формы действительно зависят от вас».
Капли жидкости могут изменить форму от сферы к цилиндру или к блину, сказал он в интервью Live Science. «Мы можем сделать его похожим на морского ежа, если захотим».
Рассел и его команда создали эти жидкие магниты случайно, экспериментируя с жидкостями для 3D-печати в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (где Рассел также является приглашенным преподавателем). Цель состояла в том, чтобы создать материалы, которые являются твердыми, но имеют характеристики жидкостей для различных применений энергии.
Однажды, аспирант и ведущий автор Сюбо Лю заметил 3D-печатный материал, сделанный из намагниченных частиц, называемых оксидами железа, которые вращаются в унисон на магнитной мешалке. Поэтому, когда команда поняла, что вся конструкция, а не только частицы, стала магнитной, они решили продолжить исследование.
Используя технику для 3D-печати жидкостей, ученые создали капли миллиметрового размера из воды, нефти и оксидов железа. Капли жидкости сохраняют свою форму, потому что некоторые частицы оксида железа связываются с поверхностно-активными веществами - веществами, которые уменьшают поверхностное натяжение жидкости. Поверхностно-активные вещества создают пленку вокруг жидкой воды, при этом некоторые частицы оксида железа создают часть пленочного барьера, а остальные частицы заключены внутри, сказал Рассел.
Затем команда поместила капли миллиметрового размера рядом с магнитной катушкой, чтобы намагнитить их. Но когда они забрали магнитную катушку, капли продемонстрировали невидимое поведение в жидкостях - они оставались намагниченными. (Магнитные жидкости, называемые феррофлюидами, существуют, но эти жидкости намагничиваются только в присутствии магнитного поля.)
Когда эти капли приблизились к магнитному полю, крошечные частицы оксида железа все выровнялись в одном направлении. И как только они удалили магнитное поле, частицы оксида железа, связанные с поверхностно-активным веществом в пленке, были настолько забиты, что не могли двигаться и оставались выровненными. Но те, кто свободно плавал внутри капельки, также оставались выровненными.
По словам Рассела, ученые не до конца понимают, как эти частицы удерживают поле. Как только они это выясняют, появляется множество потенциальных приложений. Например, Рассел воображает печать цилиндра с немагнитной серединой и двумя магнитными колпачками. «Два конца будут соединяться как подковообразный магнит» и использоваться в качестве мини-граббера, - сказал он.
В еще более странном приложении представьте себе мини-ликвидиста - уменьшенную версию жидкой Т-1000 из второго фильма «Терминатор», - сказал Рассел. Теперь представьте, что части этого мини-жидкого человека намагничены, а части нет. Внешнее магнитное поле могло тогда заставить маленького человека двигать его конечностями как марионетка.
«Для меня это своего рода новое состояние магнитных материалов», - сказал Рассел. Полученные результаты были опубликованы 19 июля в журнале Science.
