如何通過將氧化鐵顆粒懸浮在油和水的混合物中來製造磁鐵

2020-12-05 新華能網

科學家們已經發現了如何通過將氧化鐵顆粒懸浮在油和水的混合物中來製造磁鐵。液體的磁性可以通過外部場產生,即使它變形 - 壓扁 - 它仍保留其磁性。

美國麻薩諸塞大學的湯姆羅素說,能夠製造出可以通過外部磁力填充空間或變形為特定結構的磁體的能力開闢了許多可能性,該論文的共同作者發表在科學雜誌。

「我們為紙張3D列印了一個圓柱體,但我可以製作一種具有章魚形狀的東西,其手臂就像螺旋槳一樣,可以用來推動物質通過液體,」拉塞爾說。

「或者,這真的很牽強,但我可以設想做一些我稱之為liquebot的東西,一個帶有磁性手臂和腿的小男人,可以走路並抓住東西。」

科學家們試圖製造一種具有臨時磁性的液體,這種效應被稱為順磁性。

然而,當外部磁鐵被移除後液滴繼續「跳舞」時,它們被震驚了:不知何故,它們變成永久磁性或鐵磁性。

「我們幾乎無法相信,」拉塞爾說。「在我們研究之前,人們總是認為永磁體只能由固體製成。」

將小的固體磁性材料顆粒懸浮在液體中形成鐵磁流體並不是一個新想法,鐵磁流體響應磁場。然而,每當磁場被移除時,磁性粒子將重新排列以抵消它們各自的磁場 - 就像條形磁鐵從頭到尾一起拍攝。

該實驗的不同之處在於納米顆粒是油和水的混合物。每個氧化鐵顆粒塗覆有通過羧基與水結合的分子,而油含有具有胺基的表面活性劑分子,所述胺基團喜歡與羧基連接。

結果是懸浮在油中的水滴,其表面襯有磁性氧化鐵顆粒。但是如何導致永久磁鐵是神秘的。

磁性顆粒對表面的吸引力往往會使液滴變形 - 增加表面積,使更多的顆粒進入表面。這會在液滴周圍造成堵車,使其變形。然後,當粒子卡在適當位置時,不對稱性可以保持磁場。

「但我不完全理解的部分,」拉塞爾說,「如果你測量它的場,那就好像液滴中的每個粒子都參與其中,即使是液體中的粒子也在四處移動。如果將其分成幾部分,則欄位保持不變。

「這意味著卡住的外殼將磁化耦合到內部漂浮的粒子。不要問我這是怎麼做的,它不是一種標準的耦合類型 - 即使是磁性運動員也會感到困惑。「

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