Prvá permanentná magnetická kvapalina, náhodne získaná v laboratóriu
Tímu vedcov z University of Massachusetts Amherst sa náhodne podarilo v laboratóriu získať prvú permanentne zmagnetizovanú kvapalinu na svete, kvapky tejto kvapaliny sa pohybovali jednotne a boli schopné asociácie v rôznych formách, pričom boli manipulované z vonku pomocou magnetu, uvádza nová štúdia zverejnená v najnovšom vydaní časopisu Science, informuje Agerpres.
Magnety si zvyčajne predstavujeme v tuhom stave agregácie, hovorí Thomas Russell, profesor vedy a techniky o polyméroch na univerzite v Massachusetts Amherst. Ale teraz to už vieme „Môžeme dostať tekuté magnety, ktoré môžu mať rôzne tvary - a môžeme sa rozhodnúť, ktoré tvary vezmeme", Dodal s tým, že kvapky v tejto magnetickej kvapaline môžu tvoriť gule, valce alebo tvar plochého disku cesta na palacinky. „Ak chceme, môžeme ich vyrobiť ako morského ježka,“ dodal.
Russell a jeho tím získali tento kvapalný magnet náhodne pri experimentovaní s 3D tlačiarňou. Pokúsili sa tlačiť kvapaliny s cieľom získať nové pevné materiály, ale s vlastnosťami tekutín, pre rôzne energetické aplikácie.
Jedného dňa si postdoktorand a koordinátor tejto štúdie, Xubo Liu, všimol, že kvapky materiálu z 3D tlačiarne, ktorá bola vyrobená zo zmagnetizovaných častíc oxidu železitého, sa na magnetickej podložke točili súčasne. Jeho tím si neskôr všimol, že celá konštrukcia, nielen tieto častice, sa stali magnetickými.
Ako funguje magnet na kvapaliny
Pomocou 3D tlačiarne špeciálne upravenej pre kvapaliny sa tímu podarilo generovať milimetrové kvapky vody, oleja a oxidov železa. Tieto kvapôčky si zachovávajú svoj tvar, pretože niektoré častice oxidu železitého v kompozícii vytvárajú väzby s povrchovo aktívnymi látkami (nazývané tiež povrchovo aktívne látky - látky, ktoré znižujú povrchové napätie kvapaliny). Povrchovo aktívne látky vytvárajú okolo vody film a niektoré častice oxidu železitého vstupujú do zloženia tohto filmu, zatiaľ čo ostatné zostávajú vo vnútri, ako vysvetľuje Russell.
Tím potom umiestnil tieto kvapky do blízkosti magnetickej cievky, aby ich magnetizoval. Po vybratí magnetickej cievky, kvapky preukázali bezprecedentné správanie v kvapalinách - zachovali si svoje magnetické vlastnosti.
Magnetické kvapaliny boli fyzikom známe. Nazývajú sa ferrofluid a sú to tekutiny pozostávajúce z feromagnetických, ferimagnetických alebo paramagnetických koloidných častíc suspendovaných v nosnej kvapaline. Pre ferrofluidy je však charakteristické to zostávajú magnetizované iba v prítomnosti magnetického poľa.
Keď boli kvapôčky blízko magnetického poľa, častice oxidu železitého sa zarovnali naraz, čo naznačuje rovnaký smer. Akonáhle bolo magnetické pole zastavené, častice oxidu železitého priľnuli k povrchovo aktívnej látke vo filme v tesnej formácii, neboli schopné pohybu a udržali si tak svoje vyrovnanie. Zostávajúce častice oxidu železa plávajúce vo vnútri kvapaliny tiež prevzali toto vyrovnanie.
Vedci stále nechápu mechanizmus, ktorým sa tieto častice udržujú v zmagnetizovanom stave. Keď budú mať toto vysvetlenie, Aplikácie tohto objavu môžu byť rozmanité, a to tak v oblasti energetiky, robotiky, ako aj vesmírnych programov