Zum ersten Mal haben Wissenschaftler eine permanent magnetische Flüssigkeit erzeugt. Laut einer neuen Studie können sich diese Flüssigkeitströpfchen in verschiedene Formen verwandeln und von außen manipuliert werden, um sich zu bewegen.
Wir stellen uns Magnete normalerweise als fest vor, sagte der leitende Autor Thomas Russell, ein angesehener Professor für Polymerwissenschaft und -technik an der University of Massachusetts Amherst. Aber jetzt wissen wir, dass "wir Magnete herstellen können, die flüssig sind und sich an verschiedene Formen anpassen können - und die Formen liegen wirklich bei Ihnen."
Die Flüssigkeitströpfchen können ihre Form von einer Kugel über einen Zylinder bis hin zu einem Pfannkuchen ändern, sagte er gegenüber Live Science. "Wir können es wie einen Seeigel aussehen lassen, wenn wir wollen."
Russell und sein Team haben diese Flüssigkeitsmagnete versehentlich hergestellt, als sie im Lawrence Berkeley National Laboratory (wo Russell auch Gastwissenschaftler ist) mit 3D-Druckflüssigkeiten experimentierten. Ziel war es, Materialien zu schaffen, die fest sind, aber Eigenschaften von Flüssigkeiten für verschiedene Energieanwendungen aufweisen.
Eines Tages bemerkte der Postdoktorand und Hauptautor Xubo Liu 3D-gedrucktes Material aus magnetisierten Partikeln, den sogenannten Eisenoxiden, die sich gemeinsam auf einer Magnetrührplatte drehten. Als das Team feststellte, dass das gesamte Konstrukt, nicht nur die Partikel, magnetisch geworden waren, beschlossen sie, weitere Untersuchungen durchzuführen.
Mithilfe einer Technik zum 3D-Drucken von Flüssigkeiten erzeugten die Wissenschaftler millimetergroße Tröpfchen aus Wasser, Öl und Eisenoxiden. Die Flüssigkeitströpfchen behalten ihre Form, da einige der Eisenoxidpartikel an Tenside binden - Substanzen, die die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit verringern. Die Tenside erzeugen einen Film um das flüssige Wasser, wobei einige Eisenoxidpartikel einen Teil der Filmbarriere bilden und der Rest der Partikel darin eingeschlossen ist, sagte Russell.
Das Team platzierte dann die millimetergroßen Tröpfchen in der Nähe einer Magnetspule, um sie zu magnetisieren. Aber als sie die Magnetspule wegnahmen, zeigten die Tröpfchen ein unsichtbares Verhalten in Flüssigkeiten - sie blieben magnetisiert. (Es gibt magnetische Flüssigkeiten, die als Ferrofluide bezeichnet werden, aber diese Flüssigkeiten werden nur in Gegenwart eines Magnetfelds magnetisiert.)
Wenn sich diese Tröpfchen einem Magnetfeld näherten, richteten sich die winzigen Eisenoxidpartikel alle in die gleiche Richtung aus. Und sobald sie das Magnetfeld entfernt hatten, waren die an das Tensid im Film gebundenen Eisenoxidpartikel so voll, dass sie sich nicht bewegen konnten und so ausgerichtet blieben. Aber auch diejenigen, die im Tröpfchen frei schwebten, blieben ausgerichtet.
Die Wissenschaftler verstehen nicht ganz, wie diese Partikel das Feld halten, sagte Russell. Sobald sie das herausgefunden haben, gibt es viele mögliche Anwendungen. Russell stellt sich beispielsweise vor, einen Zylinder mit einer nichtmagnetischen Mitte und zwei Magnetkappen zu drucken. "Die beiden Enden würden wie ein Hufeisenmagnet zusammenkommen" und als Mini-Grabber verwendet werden ", sagte er.
Stellen Sie sich in einer noch bizarreren Anwendung eine Mini-Liquid-Person vor - eine kleinere Version des Liquid T-1000 aus dem zweiten "Terminator" -Film - sagte Russell. Stellen Sie sich nun vor, dass Teile dieses Mini-Liquid-Mannes magnetisiert sind und Teile nicht. Ein äußeres Magnetfeld könnte dann die kleine Person zwingen, ihre Glieder wie eine Marionette zu bewegen.
"Für mich ist es eine Art neuer Zustand magnetischer Materialien", sagte Russell. Die Ergebnisse wurden am 19. Juli in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
