För första gången har forskare skapat en permanent magnetisk vätska. Dessa vätskedroppar kan förändras i olika former och manipuleras externt för att röra sig, enligt en ny studie.
Vi föreställer oss vanligtvis magneter som solida, sa seniorförfattaren Thomas Russell, en framstående professor i polymervetenskap och teknik vid University of Massachusetts Amherst. Men nu vet vi att "vi kan skapa magneter som är flytande och de kan anpassas till olika former - och formerna är verkligen upp till dig."
Vätskedropparna kan ändra form från en sfär till en cylinder till en pannkaka, sa han till Live Science. "Vi kan få det att se ut som en sjöborre om vi ville."
Russell och hans team skapade dessa flytande magneter av misstag medan de experimenterade med 3D-tryckvätskor vid Lawrence Berkeley National Laboratory (där Russell också är en gästforskare). Målet var att skapa material som är fasta men har vätskor för olika energitillämpningar.
En dag märkte postdoktorand och huvudförfattare Xubo Liu 3D-tryckt material, tillverkat av magnetiserade partiklar som kallas järnoxider och snurrade ihop på en magnetisk omrörningsplatta. Så när teamet insåg att hela konstruktionen, inte bara partiklarna, hade blivit magnetisk, beslutade de att undersöka ytterligare.
Med hjälp av en teknik för att 3D-trycka vätskor skapade forskarna droppar i millimeterstorlek från vatten, olja och järnoxider. Vätskedropparna behåller sin form eftersom vissa av järnoxidpartiklarna binder till ytaktiva ämnen - ämnen som minskar ytspänningen på en vätska. De ytaktiva ämnena skapar en film runt det flytande vattnet, med några järnoxidpartiklar som skapar en del av den filmiga barriären, och resten av partiklarna inneslutna inuti, sade Russell.
Teamet placerade sedan millimeterstora droppar nära en magnetisk spole för att magnetisera dem. Men när de tog bort magnetspolen visade dropparna ett osynligt beteende i vätskor - de förblev magnetiserade. (Det finns magnetiska vätskor som kallas ferrofluider, men dessa vätskor magnetiseras endast när de är i närvaro av ett magnetfält.)
När dessa droppar närmade sig ett magnetfält, var de små järnoxidpartiklarna i linje i samma riktning. Och när de tagit bort magnetfältet var järnoxidpartiklarna bundna till ytaktivt ämne i filmen så syltfyllda att de inte kunde röra sig och så förblev i linje. Men de fritt flytande inuti droppen förblev också i linje.
Forskarna förstår inte helt hur dessa partiklar håller fast vid fältet, sade Russell. När de väl har räknat med det finns det många potentiella applikationer. Till exempel kan Russell föreställa sig att skriva ut en cylinder med en icke-magnetisk mitten och två magnetiska lock. "De två ändarna skulle samlas som en hästskomagnet," och användas som en mini "gripare", sade han.
I en ännu mer bisarr applikation, föreställ dig en mini-flytande person - en mindre version av den flytande T-1000 från den andra "Terminator" -filmen - sa Russell. Föreställ dig nu att delar av denna mini-flytande man är magnetiserade och att delar inte är det. Ett yttre magnetfält kunde då tvinga den lilla personen att röra sina lemmar som en marionett.
"För mig representerar det slags ett slags nytt tillstånd av magnetiska material," sade Russell. Resultaten publicerades den 19 juli i tidskriften Science.
