能在去除磁場後仍保持磁性的磁流體(圖:Xubo Liu et al./Berkeley Lab)

說到磁鐵時,絕大多數人想到的都是固體。但日前,一組研究團隊在進行 3D 列印研究時,意外製造出能保持磁性的磁流體。雖具有磁性的流體——鐵磁流體(ferrofluids)早已被發現,但鐵磁流體僅能在磁場存在的情況下保持磁性。研究團隊製造出的磁流體,除了能藉由磁場改變型態和移動外,在移除後仍能保有磁性。其研究結果已發表於《科學》期刊(Science)。

液態磁鐵

勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的一組研究團隊在研究 3D 列印液體時,意外製造出磁流體。當時研究目標是製造出具有液體性質的固體,在能源上有相當廣泛的應用範圍。但在過程中,此論文的作者,劉旭波博士(Xubo Liu)發現由鐵氧化物粒子製成的 3D 列印原料,除了粒子外,整個原料本身皆具有磁性時,團隊決定更進一步對此進行研究。

研究團隊將水、油和鐵氧化物粒子製成毫米級的液滴,此液滴能藉由鐵氧化粒子與界面活性劑(surfactants)部分鍵結而保持形狀。接著研究團隊將此液滴放置在具有磁場的環境下激發磁性。令人意外的是,在將磁場移除後,這些液滴仍然保持磁性,與一般的鐵磁流體截然不同。

研究團隊認為,此特性是來自液滴表面的鐵氧化粒子在磁場下對齊產生磁性後,由於其與界面活性劑的鍵結,粒子們無法恢復原本的狀態,而產生了保持磁性的性質。不過在表面內部,沒有與界面活性劑鍵結的鐵氧化粒子也保持在對齊的狀態,目前研究團隊仍不清楚這些粒子如何保持此狀態。

未來發展

雖仍需要更進一步的研究才能更了解內部的機制,研究人員托馬斯·羅素教授(Thomas Russell)已想到這種特殊液滴的可能應用。他表示,若能以此液體製成兩端具有磁性,而中間不具磁性的圓柱體,將能在激發磁性後形成毫米級的馬蹄形磁鐵。此外,羅素教授也想到更奇特的應用方式,若能將此液體製成小人形狀的樣子,並將其部分磁化,也許就能夠使用磁場來控制其移動四肢,如同木偶一般。

參考資料:

  1. Saplakoglu, Y. (2019, July 24). In a Lab Accident, Scientists Create the First-Ever Permanently Magnetic Liquid. LiveScience
  2. Liu, X., Kent, N., Ceballos, A., Streubel, R., Jiang, Y., Chai, Y., . . . Russell, T. P. (2019). Reconfigurable ferromagnetic liquid droplets. Science,365(6450), 264-267. doi:10.1126/science.aaw8719
You May Also Like

根據新公式,建立火星殖民地只需要這麼多人

人力需求 一位法國電腦科學家推導出一連串公式,來預測在火星上建立一個自給自足的社區所需的最低人力。 …

NASA首次公開拒絕私人衛星製造商發射通訊衛星的任務

衛星製造商AST & Science計畫遭到駁回 2017年創立的低軌道衛星製造商AST &…

鹹蛋超人慘遭中國禁播!官方要求必須播放內容健康的「優秀」動畫片

中國監管風暴再度擴大 中國近日掀起的監管風暴再度擴大,最新的打擊對象是娛樂及網路產業,且緊縮的程度前…

5.5億年前多細胞生物的基因還存在在人類身體當中

我們或許知道地球最早期的多細胞生物無法像現今的生物一樣擁有頭部、腿或胳膊等構造,但卻不知道這些遠古的…

人類若採集月球冰層會造成嚴重的破壞

月球確實存在著冰層 隨著美國國家航空航天局和其他太空機構朝著在月球上設立辦事處的目標,科學家和未來定…

一名愛滋病患者利用自己的基因成功治癒了疾病

死於愛滋病的人一年多達77萬 這名婦女的醫生表示:「我認為她已經可以通過一種非常不同的治療方式而被納…