磁铁也可以是流动的液体

北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心近日宣布，该校科研人员与来自美国劳伦斯伯克利国家实验室等机构的团队合作，发现一种新型磁性液体，通过控制磁性纳米粒子在水油界面的自组装，最终成功引导铁磁流体从顺磁性转变成铁磁性。通俗来讲，磁铁不再一定是坚硬的固体，也可以是流动的液体。
据介绍，小到家用电器如冰箱，大到航天设备如磁导航仪，固态磁性材料的身影无处不在。而一般液态磁性材料如传统铁磁流体，虽具有灵活形态但本身不存在磁极，只有在外加磁场作用下被持续磁化才能表现出特定磁性。该研究中发现的铁磁性液滴，或称液态磁铁，既拥有类似固态磁铁的磁性，又具备液体的可流动性，二者结合形成一种全新的磁性软物质材料。
研究人员将水基磁流体材料与有机相混合，分散于水相中的羧基化四氧化三铁磁性纳米粒子与溶解于相邻油相中的氨基化笼形倍半硅氧烷在水油界面相互作用，原位自组装形成磁性纳米粒子表面活性剂，吸附到界面处并实现阻塞相变，形成铁磁性液滴。室温下测量该液滴磁滞回线发现，不同于传统顺磁性磁流体，这种液滴表现出一定强度的剩磁和矫顽力，转变为铁磁性。结合最新的全液相3D打印和微流控成型技术，研究人员可在全液态条件下，制造任意形貌的磁性液态器件。
此外，已成型的液体还可以通过改变液体内酸碱环境进行重构，实现可逆磁化或消磁。这种新型铁磁液滴具有诸多奇特性质，未来有望用于磁控液态机器人、可编程液态微反应器等领域，并推动新型液态磁材料表征技术如极化中子磁场成像等向前发展。
该研究成果近日在线发表于《科学》杂志，第一作者是北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心博士生刘绪博。