如何通过将氧化铁颗粒悬浮在油和水的混合物中来制造磁铁

2019-07-20 16:15:45

科学家们已经发现了如何通过将氧化铁颗粒悬浮在油和水的混合物中来制造磁铁。液体的磁性可以通过外部场产生,即使它变形 - 压扁 - 它仍保留其磁性。

美国马萨诸塞大学的汤姆罗素说,能够制造出可以通过外部磁力填充空间或变形为特定结构的磁体的能力开辟了许多可能性,该论文的共同作者发表在科学杂志。

“我们为纸张3D打印了一个圆柱体,但我可以制作一种具有章鱼形状的东西,其手臂就像螺旋桨一样,可以用来推动物质通过液体,”拉塞尔说。

“或者,这真的很牵强,但我可以设想做一些我称之为liquebot的东西,一个带有磁性手臂和腿的小男人,可以走路并抓住东西。”

科学家们试图制造一种具有临时磁性的液体,这种效应被称为顺磁性。

然而,当外部磁铁被移除后液滴继续“跳舞”时,它们被震惊了:不知何故,它们变成永久磁性或铁磁性。

“我们几乎无法相信,”拉塞尔说。“在我们研究之前,人们总是认为永磁体只能由固体制成。”

将小的固体磁性材料颗粒悬浮在液体中形成铁磁流体并不是一个新想法,铁磁流体响应磁场。然而,每当磁场被移除时,磁性粒子将重新排列以抵消它们各自的磁场 - 就像条形磁铁从头到尾一起拍摄。

该实验的不同之处在于纳米颗粒是油和水的混合物。每个氧化铁颗粒涂覆有通过羧基与水结合的分子,而油含有具有胺基的表面活性剂分子,所述胺基团喜欢与羧基连接。

结果是悬浮在油中的水滴,其表面衬有磁性氧化铁颗粒。但是如何导致永久磁铁是神秘的。

磁性颗粒对表面的吸引力往往会使液滴变形 - 增加表面积,使更多的颗粒进入表面。这会在液滴周围造成堵车,使其变形。然后,当粒子卡在适当位置时,不对称性可以保持磁场。

“但我不完全理解的部分,”拉塞尔说,“如果你测量它的场,那就好像液滴中的每个粒子都参与其中,即使是液体中的粒子也在四处移动。如果将其分成几部分,则字段保持不变。

“这意味着卡住的外壳将磁化耦合到内部漂浮的粒子。不要问我这是怎么做的,它不是一种标准的耦合类型 - 即使是磁性运动员也会感到困惑。“

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