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能在去除磁場後仍保持磁性的磁流體（圖：Xubo Liu et al./Berkeley Lab）
說到磁鐵時，絕大多數人想到的都是固體。但日前，一組研究團隊在進行 3D 列印研究時，意外製造出能保持磁性的磁流體。雖具有磁性的流體——鐵磁流體（ferrofluids）早已被發現，但鐵磁流體僅能在磁場存在的情況下保持磁性。研究團隊製造出的磁流體，除了能藉由磁場改變型態和移動外，在移除後仍能保有磁性。其研究結果已發表於《科學》期刊（Science）。
液態磁鐵
勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的一組研究團隊在研究 3D 列印液體時，意外製造出磁流體。當時研究目標是製造出具有液體性質的固體，在能源上有相當廣泛的應用範圍。但在過程中，此論文的作者，劉旭波博士（Xubo Liu）發現由鐵氧化物粒子製成的 3D 列印原料，除了粒子外，整個原料本身皆具有磁性時，團隊決定更進一步對此進行研究。
研究團隊將水、油和鐵氧化物粒子製成毫米級的液滴，此液滴能藉由鐵氧化粒子與界面活性劑（surfactants）部分鍵結而保持形狀。接著研究團隊將此液滴放置在具有磁場的環境下激發磁性。令人意外的是，在將磁場移除後，這些液滴仍然保持磁性，與一般的鐵磁流體截然不同。
研究團隊認為，此特性是來自液滴表面的鐵氧化粒子在磁場下對齊產生磁性後，由於其與界面活性劑的鍵結，粒子們無法恢復原本的狀態，而產生了保持磁性的性質。不過在表面內部，沒有與界面活性劑鍵結的鐵氧化粒子也保持在對齊的狀態，目前研究團隊仍不清楚這些粒子如何保持此狀態。
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未來發展
雖仍需要更進一步的研究才能更了解內部的機制，研究人員托馬斯·羅素教授（Thomas Russell）已想到這種特殊液滴的可能應用。他表示，若能以此液體製成兩端具有磁性，而中間不具磁性的圓柱體，將能在激發磁性後形成毫米級的馬蹄形磁鐵。此外，羅素教授也想到更奇特的應用方式，若能將此液體製成小人形狀的樣子，並將其部分磁化，也許就能夠使用磁場來控制其移動四肢，如同木偶一般。
參考資料：
Saplakoglu, Y. (2019, July 24). In a Lab Accident, Scientists Create the First-Ever Permanently Magnetic Liquid. LiveScience
Liu, X., Kent, N., Ceballos, A., Streubel, R., Jiang, Y., Chai, Y., . . . Russell, T. P. (2019). Reconfigurable ferromagnetic liquid droplets. Science,365(6450), 264-267. doi:10.1126/science.aaw8719 |
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發表於 2019-8-15 19:55:05
