Po raz pierwszy naukowcy stworzyli ciecz trwale magnetyczną. Te nowe kropelki cieczy mogą zmieniać się w różne kształty i być manipulowane zewnętrznie, aby się poruszać.
Zwykle wyobrażamy sobie, że magnesy są stałe, powiedział starszy autor Thomas Russell, wybitny profesor nauk o polimerach i inżynierii na University of Massachusetts Amherst. Ale teraz wiemy, że „możemy wytwarzać magnesy, które są płynne i mogą przybierać różne kształty - a kształty naprawdę zależą od Ciebie”.
Powiedział Live Science, że płynne kropelki mogą zmieniać kształt ze sfery na cylinder w naleśnik. „Możemy sprawić, że będzie wyglądać jak jeżowca, jeśli będziemy chcieli”.
Russell i jego zespół stworzyli te ciekłe magnesy przez przypadek podczas eksperymentów z płynami do drukowania 3D w Lawrence Berkeley National Laboratory (gdzie Russell jest również naukowcem-wykładowcą). Celem było stworzenie materiałów, które są stałe, ale mają właściwości cieczy do różnych zastosowań energetycznych.
Pewnego dnia doktorant i główny autor Xubo Liu zauważył materiał drukowany w 3D, wykonany z namagnesowanych cząstek zwanych tlenkami żelaza, wirujących zgodnie na magnetycznej płycie mieszającej. Kiedy więc zespół zdał sobie sprawę, że cały konstrukt, a nie tylko cząsteczki, stały się magnetyczne, postanowił zbadać dalej.
Korzystając z techniki drukowania cieczy w 3D, naukowcy stworzyli kropelki wielkości milimetra z wody, oleju i tlenków żelaza. Kropelki cieczy zachowują swój kształt, ponieważ niektóre cząsteczki tlenku żelaza wiążą się ze środkami powierzchniowo czynnymi - substancjami zmniejszającymi napięcie powierzchniowe cieczy. Russell powiedział, że środki powierzchniowo czynne tworzą warstwę wokół ciekłej wody, przy czym niektóre cząsteczki tlenku żelaza tworzą część bariery ochronnej, a reszta cząstek jest zamknięta w środku.
Następnie zespół umieścił kropelki wielkości milimetra w pobliżu cewki magnetycznej, aby je namagnesować. Ale kiedy zabrali cewkę magnetyczną, kropelki wykazały niewidzialne zachowanie w cieczach - pozostały namagnesowane. (Ciecze magnetyczne zwane ferrofluidami istnieją, ale ciecze te są namagnesowane tylko w obecności pola magnetycznego.)
Kiedy te kropelki zbliżyły się do pola magnetycznego, wszystkie małe cząsteczki tlenku żelaza ustawiły się w tym samym kierunku. A kiedy usunęli pole magnetyczne, cząstki tlenku żelaza związane z surfaktantem w folii były tak zapakowane, że nie mogły się poruszać i pozostały wyrównane. Ale te swobodnie pływające wewnątrz kropli również pozostały wyrównane.
Naukowcy nie do końca rozumieją, w jaki sposób cząsteczki te trzymają się pola, powiedział Russell. Gdy się zorientują, istnieje wiele potencjalnych zastosowań. Na przykład Russell wyobraża sobie wydrukowanie cylindra z niemagnetycznym środkiem i dwoma nasadkami magnetycznymi. „Dwa końce będą się ze sobą łączyć jak magnes podkowy” i będą używane jako mini „grabber” - powiedział.
W jeszcze bardziej dziwacznej aplikacji wyobraź sobie mini płynną osobę - mniejszą wersję ciekłego T-1000 z drugiego filmu „Terminator” - powiedział Russell. Teraz wyobraź sobie, że części tego małego płynnego człowieka są namagnesowane, a części nie. Zewnętrzne pole magnetyczne może wtedy zmusić małą osobę do poruszania kończynami jak marionetka.
„Dla mnie jest to swego rodzaju nowy stan materiałów magnetycznych” - powiedział Russell. Odkrycia zostały opublikowane 19 lipca w czasopiśmie Science.
