观看液基磁性液滴旋转和变形

经典的红白色马蹄形磁铁可能对威利·E·狼有效，但它有点不灵活。现在，劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 的研究人员创造了一种更具延展性的工具：一种由纳米粒子制成的微型液基磁铁。

这种柔性磁铁可以在刚性磁铁无法到达的地方发挥作用，包括软机器人或柔性电子设备。研究人员表示，虽然它们尚未准备好用于实际应用，但液基磁铁揭示了纳米粒子行为的新方面，这可能会为新型磁性材料铺平道路。

为了制造液基磁铁，马萨诸塞大学阿默斯特分校的聚合物科学家、LBNL 的访问研究员托马斯·P·罗素领导的研究人员从一台改进的 3D 打印机开始。首先，他们打印出充满磁性纳米粒子的毫米级液滴。这种液体粒子混合物是超顺磁性的——它会被强烈的磁场吸引，但一旦磁场消失，磁性也会消失。简单来说，它具有磁性，但不是磁铁——这是可以磁化的流体（称为铁磁流体）的典型特征。

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接下来，这项新工作的主要作者、罗素在 LBNL 的团队的研究人员刘旭博在这些液滴中添加了一种表面活性剂。表面活性剂是一种充当油和水之间界面的化学物质。在这种情况下，它将纳米粒子吸引到每个液滴的表面，使它们在液体周围形成紧密堆积的壳。就像其他铁磁流体一样，封装的液滴被外部磁场吸引。但是，紧密堆积的壳带来了一个意想不到的新特性：当刘移走磁场时，液滴保持了它们的磁性。这个过程制造出了柔性的、毫米宽的永磁体，很像经典的条形或马蹄形磁铁。

“我们简直不敢相信，”罗素说。“人们总是认为永磁体只能用固体制造。”这项发现上周发表在《科学》杂志上。

与传统的固体磁体不同，这些液滴可以改变形状。例如，在下面的视频中，一个球形液滴被吸入一个狭窄的管子，将其变形为圆柱体。尽管被挤压和拉伸，液滴仍然具有磁性。

液滴也可以重置：当研究人员提高它们漂浮的液体中的 pH 值时，纳米粒子壳会松动，液滴会变成圆形并失去磁性。但如果 pH 值降低，它们将重新获得磁性，因为这种变化会将纳米粒子重新挤压到每个液滴周围的壳中。

在下面的视频片段中，研究人员证明，使这些液滴永久具有磁性的是纳米粒子的紧密堆积的壳，而不是其他现象。米色液滴具有致密的磁性纳米粒子壳。绿色液滴具有松散堆积的壳。红色斑点具有堆积的壳，但它由非磁性粒子组成。米色液滴对旋转磁场反应强烈——就像永磁体应该的那样——而红色和绿色液滴则没有。

佛罗里达大学的化学工程教授卡洛斯·里纳尔迪说：“我以前没有见过这样的东西。”他也研究磁性纳米粒子，但没有参与这项研究。“有一个关于软磁性物质的整个领域，但我从未见过用液滴完成的。我认为他们做得非常漂亮。”