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3D打印的液态磁铁还能这么玩?

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-01 16:49:39   来源:中国科学报  浏览次数:1516  
核心提示:3D打印的液态磁铁还能这么玩?
    近日,北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心博士研究生刘绪博及其导师美国马萨诸塞大学安姆斯特分校聚合物科学和工程系教授Thomas Russell、美国劳伦斯伯克利国家实验室研究员Peter Fischer等人的研究团队在《科学》发表论文,发现了基于磁性纳米粒子在水油界面自组装方法制备的可重构铁磁性液滴,兼具固态磁材料的磁性和液体材料的流动性,拓展了磁性材料的定义范围。
 
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    此次发现的新型可重构铁磁性液滴,在室温条件下,兼具传统可重构磁铁的磁性和液体材料的流动性。刘绪博介绍道,与传统固态磁铁相比,新型液态磁铁更加灵活多变。而且,由于界面磁性纳米粒子的自组装是可逆的,比如,调节水相酸碱度就可以使得纳米粒子在界面吸附或者解吸附,这样就可以灵活地实现铁磁液滴的可逆磁化或消磁。
 
    和传统的改变磁流体磁性的方法相比,新型铁磁性液滴也有诸多优势。比如,磁流体是磁性纳米粒子和液体的混合物,常温下纳米粒子随机运动,成千上万的纳米磁极很难一致排列,液体呈顺磁性;如果温度降到零下200多度,原来磁性纳米粒子随机运动受到抑制,磁化之后,纳米粒子的磁极可以很好地朝一个方向排列,形成宏观稳定磁极,变成铁磁性。
 
    然而极端温度对实际应用比较困难,新材料在室温下即可转变,更有利于开发潜在用途。又如,通过增加磁流体的粘度,当粘度增加到像固体一样时就变成固态磁铁,然而这样就失去了铁磁液滴的可重构功能,不能有效实现可逆磁化或者消磁。
 
    对于这种新型材料的用途,刘绪博认为,可以通过全液相3D打印和模塑成型等技术,制造磁控液态机器人、磁控液态微反应器、磁控可编程液态信息存储器件等,并推动新型磁材料表征技术,如极化中子磁成像、X射线相干散射显微成像等高端技术的发展应用。
 
    不过,刘绪博表示,目前该类型液态磁铁也有缺点,如液滴磁场强度弱、磁极容易偏转、界面粒子层稳定性差等,所以未来仍有诸多理论需要探索完善。对于构建铁磁液滴的材料,他们目前只研究了四氧化三铁,未来可能探索基于铁、钴、镍等不同金属或其氧化物的新型磁性纳米材料。
 
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