科學家基於磁性流體創造了新的功能材料

2020-12-20 科技報告與資訊

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北高加索聯邦大學(SKFU)的研究人員正在研究磁性流體中的流體動力與磁場相互作用的關係,研究人員根據磁流體創造了新的功能材料。新材料能夠響應外力場,並據此改變其性能。這些材料的行為取決於它們當前所處的條件。

磁性流體是人為創造的材料。它們可以是水或油,並在其中添加了磁性物質最小納米顆粒:鐵,鈷或鎳。由於處於隨機的熱運動中,它們使整個流體具有與磁場相互作用的能力。就像濃咖啡或紅茶類的物質。但是,如果加上一塊磁鐵,它會立即被它吸引。該研究的作者Arthur Zakinyan副教授解釋說,這種行為不是自然界中發現的任何其他液體介質的特徵。

使用磁場,可以將液體移動或保留在空間中的正確位置,使其具有必要的形狀。此外,由於磁力可以在相當遠的距離上作用,因此可以遠程進行,而無需與物質直接接觸。

為了製造這種物質,來自SKFU的一組科學家將具有不同微觀幾何形狀的各種材料的穩定微粒放入了磁性流體中。磁場中的磁性納米顆粒對引入的微粒有序作用,在這種多組分介質中產生有組織的微觀結構,這明顯影響了材料的宏觀性能。這些材料還包括基於磁性流體的磁電介質乳劑,其研究也是該項目的研究主題。

研究人員全面研究了複合材料中顆粒相互作用的各種機制以及結構形成的過程動力學。因此,發現由外部磁場產生的複合介質的微觀結構顯著影響電荷轉移並改變介質的電物理性質。材料的介電常數和電導率會在電場的影響下發生變化。顯著的轉變也會經歷所產生材料的熱物理特性,當暴露於外部磁場時,其熱導率會改變數倍。類似地,通過用磁場控制所產生介質的方法,可以控制合成材料的磁化和流體特性的表現形式和變化形態。

創造的新功能材料在可以調節材料性能的系統中具有廣泛的應用前景,如受控電氣模塊、交換控制設備。此類物質還可用於醫學、專用設備的製造以及微流體學,該學科是研究控制少量液體介質的問題的跨學科領域。

最新的研究結果可在科學期刊《Colloid and Polymer Science》上找到,論文標題為《Electrical Conductivity of Field-Structured Emulsions》。

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