Ensimmäistä kertaa tutkijat ovat luoneet pysyvästi magneettisen nesteen. Uuden tutkimuksen mukaan nämä nestemäiset pisarokset voivat morfioitua eri muotoiksi ja niitä voidaan ulkoisesti manipuloida liikkumiseksi.
Kuvittelemme tyypillisesti magneetit olevan kiinteitä, sanoi vanhempi kirjailija Thomas Russell, Massachusetts Amherstin yliopiston polymeeritieteen ja tekniikan arvostettu professori. Mutta nyt tiedämme, että "voimme tehdä magneetteja, jotka ovat nestemäisiä ja ne voisivat mukautua eri muotoihin - ja muodot ovat todella sinun."
Nestepisarat voivat muuttaa muodon pallosta sylinteriin pannukakkuksi, hän kertoi Live Science: lle. "Voimme saada sen näyttämään merisiililtä, jos haluamme."
Russell ja hänen tiiminsä loivat nämä nestemäiset magneetit vahingossa, kun he kokeilivat 3D-tulostusnesteitä Lawrence Berkeleyn kansallisessa laboratoriossa (jossa Russell on myös vieraileva tiedekunnan tutkija). Tavoitteena oli luoda materiaaleja, jotka ovat kiinteitä, mutta joilla on nesteominaisuuksia erilaisiin energiasovelluksiin.
Eräänä päivänä jatkotutkinto-opiskelija ja pääkirjailija Xubo Liu huomasivat 3D-tulostetun materiaalin, joka on valmistettu magnetoiduista hiukkasista, nimeltään rautaoksideista, pyörimässä yhteen sovitettuna magneettisella sekoituslevyllä. Joten kun joukkue tajusi koko rakenteen, ei vain hiukkasten, oli tullut magneettiseksi, he päättivät tutkia tarkemmin.
Nesteiden 3D-tulostamiseen käytettävää tekniikkaa käyttämällä tutkijat loivat millimetrikokoiset pisarat vedestä, öljystä ja rautaoksideista. Nestepisarat pitävät muodonsa, koska jotkut rautaoksidipartikkelit sitoutuvat pinta-aktiivisiin aineisiin - aineisiin, jotka vähentävät nesteen pintajännitystä. Pinta-aktiiviset aineet muodostavat kalvon nestemäisen veden ympärille, ja jotkut rautaoksidipartikkelit muodostavat osan kalvoesteestä, ja loput hiukkaset sulkeutuvat sisälle, Russell sanoi.
Tämän jälkeen joukkue sijoitti millimetrikokoiset pisarokset magneettikäämin lähelle niiden magnetoimiseksi. Mutta kun he veivät magneettikäämin, pisarat osoittivat näkymätöntä käyttäytymistä nesteissä - ne pysyivät magnetoituneina. (Magneettisia nesteitä, joita kutsutaan ferrofluideiksi, on olemassa, mutta nämä nesteet magnetoidaan vain magneettikentän ollessa läsnä.)
Kun nuo pisarat lähestyivät magneettikenttää, pienet rautaoksidipartikkelit kaikki kohdistuivat samaan suuntaan. Ja kun he olivat poistaneet magneettikentän, kalvon pinta-aktiiviseen aineeseen sitoutuneet rautaoksidipartikkelit olivat niin hillopakattuja, että ne eivät voineet liikkua ja pysyivät siten linjassa. Mutta myös ne pisaroiden sisällä vapaasti kelluvat pysyivät linjassa.
Tutkijat eivät ymmärrä täysin, kuinka nämä hiukkaset tarttuvat kentälle, Russell sanoi. Kun he selvittävät sen, on olemassa monia potentiaalisia sovelluksia. Esimerkiksi Russell kuvittelee tulostavan sylinterin, jossa on ei-magneettinen keskiosa ja kaksi magneettista korkkia. "Molemmat päät tulevat yhteen kuin hevosenkengän magneetti", ja niitä käytetään mini "tarttujana", hän sanoi.
Kuvittele vielä omituisemmassa sovelluksessa mini nestemäinen henkilö - pienemmän version neste T-1000 toisesta "Terminator" -elokuvasta - Russell sanoi. Kuvittele nyt, että tämän mini nestemiehen osat ovat magnetoituneet ja osat eivät. Ulkoinen magneettikenttä voisi sitten pakottaa pienen ihmisen liikuttamaan raajojaan kuin marionetteja.
"Minulle se edustaa eräänlaista uutta magneettisten materiaalien tilaa", Russell sanoi. Tulokset julkaistiin Science-lehdessä 19. heinäkuuta.
