3D列印的液態磁鐵還能這麼玩？
近日，北京化工大學軟物質科學與工程高精尖創新中心博士研究生劉緒博及其導師美國麻薩諸塞大學安姆斯特分校聚合物科學和工程系教授Thomas Russell、美國勞倫斯伯克利國家實驗室研究員Peter Fischer等人的研究團隊在《科學》發表論文，發現了基於磁性納米粒子在水油界面自組裝方法製備的可重構鐵磁性液滴，兼具固態磁材料的磁性和液體材料的流動性，拓展了磁性材料的定義範圍。
此次發現的新型可重構鐵磁性液滴，在室溫條件下，兼具傳統可重構磁鐵的磁性和液體材料的流動性。劉緒博介紹道，與傳統固態磁鐵相比，新型液態磁鐵更加靈活多變。而且，由於界面磁性納米粒子的自組裝是可逆的，比如，調節水相酸鹼度就可以使得納米粒子在界面吸附或者解吸附，這樣就可以靈活地實現鐵磁液滴的可逆磁化或消磁。
和傳統的改變磁流體磁性的方法相比，新型鐵磁性液滴也有諸多優勢。比如，磁流體是磁性納米粒子和液體的混合物，常溫下納米粒子隨機運動，成千上萬的納米磁極很難一致排列，液體呈順磁性；如果溫度降到零下200多度，原來磁性納米粒子隨機運動受到抑制，磁化之後，納米粒子的磁極可以很好地朝一個方向排列，形成宏觀穩定磁極，變成鐵磁性。
然而極端溫度對實際應用比較困難，新材料在室溫下即可轉變，更有利於開發潛在用途。又如，通過增加磁流體的粘度，當粘度增加到像固體一樣時就變成固態磁鐵，然而這樣就失去了鐵磁液滴的可重構功能，不能有效實現可逆磁化或者消磁。
對於這種新型材料的用途，劉緒博認為，可以通過全液相3D列印和模塑成型等技術，製造磁控液態機器人、磁控液態微反應器、磁控可編程液態信息存儲器件等，並推動新型磁材料表徵技術，如極化中子磁成像、X射線相干散射顯微成像等高端技術的發展應用。
不過，劉緒博表示，目前該類型液態磁鐵也有缺點，如液滴磁場強度弱、磁極容易偏轉、界面粒子層穩定性差等，所以未來仍有諸多理論需要探索完善。對於構建鐵磁液滴的材料，他們目前只研究了四氧化三鐵，未來可能探索基於鐵、鈷、鎳等不同金屬或其氧化物的新型磁性納米材料。