Перша постійно діюча магнітна рідина, випадково отримана в лабораторії
Команді дослідників з Університету штату Массачусетс Амхерст вдалося випадково отримати в лабораторії першу постійну намагнічену рідину у світі, краплі цієї рідини, що рухаються в унісон і здатні асоціюватися в різних формах, маніпулюючи за допомогою магніту, згідно з новим дослідженням, опублікованим в останньому номері журналу Science, повідомляє Agerpres.
Зазвичай ми уявляємо, що магніти перебувають у твердому агрегатному стані, - говорить Томас Рассел, професор полімерних наук та техніки в Університеті Массачусетсу Амхерст. Але тепер ми це знаємо "Ми можемо отримати рідкі магніти, які можуть приймати різні форми - і ми можемо вирішити, які форми приймати", - додав він, зазначивши, що краплі в цій магнітній рідині можуть утворювати сфери, циліндри або форму плоского диска млинцевого тіста. "Ми можемо зробити їх схожими на морського їжака, якщо хочемо", - додав він.
Рассел і його команда отримали цей рідкий магніт випадково, експериментуючи з 3D-принтером. Вони намагалися друкувати рідини з метою отримання нових твердих матеріалів, але з текучими властивостями, для різних видів енергетики.
Одного разу докторант і координатор цього дослідження Сюбо Лю помітив, що краплі матеріалу з 3D-принтера, виготовленого з намагнічених частинок оксиду заліза, дружно обертаються на магнітній підставці. Пізніше його команда помітила, що вся конструкція, а не лише ці частинки, стала магнітною.
Як працює рідкий магніт
Використовуючи 3D-принтер, спеціально пристосований для рідин, команді вдалося генерувати міліметрові краплі води, олії та оксидів заліза. Ці краплі підтримують форму, оскільки деякі частинки оксиду заліза в складі утворюють зв’язки з ПАР (їх також називають ПАР - речовинами, що зменшують поверхневий натяг рідини). Поверхнево-активні речовини утворюють плівку навколо води, і деякі частинки оксиду заліза потрапляють до складу цієї плівки, а решта залишаються всередині, як пояснює Рассел.
Потім команда розмістила ці краплі біля магнітної котушки, щоб намагнітити їх. Після зняття магнітної котушки, краплі показали безпрецедентну поведінку в рідинах - вони зберегли свої магнітні властивості.
Магнітні рідини були відомі фізикам. Вони називаються ферофлюїд і являють собою рідини, що складаються з феромагнітних, ферримагнітних або парамагнітних колоїдних частинок, зважених у рідині-носії. Однак характерним для феррорідин є те, що вони залишаються намагніченими лише за наявності магнітного поля.
Коли краплі були близько до магнітного поля, частинки оксиду заліза вирівнювались в унісон, вказуючи той самий напрямок. Після зупинки магнітного поля частинки оксиду заліза прилипали до поверхнево-активної речовини в плівці щільно, не маючи можливості рухатися, і таким чином зберігали своє вирівнювання. Решта частинки оксиду заліза, що плавають усередині рідини, також взяли на себе це вирівнювання.
Вчені досі не розуміють механізму, за допомогою якого ці частинки утримуються в намагніченому стані. Як тільки вони отримають це пояснення, Застосування цього відкриття можуть бути різними, як у галузі енергетики, так і в робототехніці та космічних програмах