北京化工小大教今日Science: 可重构的铁磁液滴 – 质料牛

发布时间：2025-04-27 06:50:56 来源： 作者：世界视角

【叙文】

固体铁磁质料的北京中形是刚性的，不能妨碍重构。化工铁磁流体尽管可重新竖坐，教今但正在室温下是可重顺磁性的，而且当施减的铁磁磁场被移除了时会掉踪往其磁化。正在那边，液滴做者们经由历程正在水-油界里处组拆的质料单层磁性纳米颗粒的干扰隐现出铁磁流体液滴的可顺顺磁-铁磁修正。那些铁磁性液滴展现出有限的北京矫顽力战残余磁化强度。它们可能很随意天重新竖坐成不开的化工中形，同时保存固体铁磁体的教今磁性，具备典型的可重北北奇极相互熏染感动。它们的铁磁仄移战修正行动可能经由历程外部磁场短途战精确天驱动。那些收现开辟了对于活性物量，液滴能量耗散组件战可编程液体机闭的质料钻研。

【功能简介】

今日，北京北京化工小大教战减州小大教伯克利分校的Xubo Liu(第一做者)正在北京化工小大教、马萨诸塞小大教、战日本西南小大教的Thomas P. Russell教授（通讯做者）的指面下，正在顶级期刊Science上宣告了题为“Reconfigurable ferromagnetic liquid droplets”的文章。正在那边，做者们提醉了一种简朴的格式经由历程MNP-概况活性剂的本位组成战界里窒息去真现可顺顺磁-铁磁修正。做者们将羧化直径为22-nm的（Fe₃O₄-CO₂H）MNP的水份辩体浸进胺改性的多里体低散倍半硅氧烷（POSS-NH₂）正在甲苯中的溶液中。 POSS-NH₂自己是概况活性剂，正在界里处组拆并与MNP静电相互熏染感动，将收略数目的POSS-NH₂锚定到MNP，将MNP转化为MNP-概况活性剂。当液滴中形修正时，界里里积删减，而且正在界里处组成并组拆此外的MNP-概况活性剂。液滴妨碍自我重塑，以最小化界里里积，从而最小化系统的逍遥能。

图一、经由历程MNP-概况活性剂的界里干扰将顺磁性FF可调谐转化为FLD。

（A）具备（黑线）战出有（乌线）的液滴的磁滞回线用振动样品磁强计丈量界里层的卡住的MNP-概况活性剂。露有FF₃战FLD的两种示诡计，其露有pH4.5的Fe₃O₄-CO₂H MNP（0.5g L^-1），正在出有战具备POSS-NH₂配体（1.0g L^-1）的甲苯中覆出。 （B）各个5-mL水点的滞后环，其中0.5g L^-1战0.05g L^-1的Fe₃O₄-CO₂H MNP正在不开pH下浸进0.01g L^-1配体溶液中。液滴的概况拆穿困绕（SC）是正在MNPS组件已经卡住的情景下，约为7％~20％。 （C）用pH5.5的0.5g L^-1的MNP浸渍正在1.0g L^-1的甲苯中的POSS-NH₂溶液中的单个卡住的水点的滞后回路战超声处置后统一系统的磁滞回线（图S1战S2）。 （D）液滴的师少教师战Ms做为液滴体积的函数。正在插图中，做为初初液滴体积（单个液滴或者声波处置成多个较小液滴的液滴）的函数的剩磁比率Mr / Ms贯勾通接恒定正在~0.25。 FF，铁磁流体; FLD，铁磁液滴。

图二、用磁奇极相互熏染感动操作FLD。

（A）磁化液体缸由铝电磁阀产去世的磁场梯度排汇。（B）别致的非磁化液缸（乌色箭头）的位移做为时候的函数，磁极液体圆筒的北极晨背线圈（红色箭头），战磁化液体棒，北极里背线圈（蓝色箭头）。 极限速率由场梯度战磁矩抉择。 箭头展现圆柱的标的目的相对于初初标的目的。 （C）两个磁化液体柱之间的奇极相互熏染感动，N-S排汇，N-N战S-S倾轧。 比例尺，2毫米。

图三、变形FLD顶视图。

 （A）经由历程用玻璃毛细管通讲机械模塑将球形液滴重塑到圆筒中。 （B）经由历程操做具备无开体积的液滴，可能组成不开纵横比的液滴。 （C）经由历程调节FLD圆筒中的水溶液的pH（好比，分说为4.5战9）去重新竖坐界里干扰战MNP-概况活性剂的已经破损。 比例尺，1毫米。

图四、操做动态战修正磁场对于FLD妨碍分类。

FLD的异化物，收罗阻塞的单层MNP-概况活性剂战FF核（辨此外羧基夷易近能化的氧化铁NPs，Fe₃O₄-CO₂H）（褐色球体）的壳; FF液滴收罗一种卡住的非磁性CMC概况活性剂（CMCS）的壳，其包启PEG涂覆的氧化铁NPs（Fe₃O₄-PEG）（红色球）的水份辩体; FF液滴收罗Fe₃O₄-PEG NPs的水份辩体，正在液滴概况出有卡住的单层（明绿色球体）。 经由历程操做（A）容器侧里上的动态条形磁铁战（B）正在容器下圆修正的条形磁铁去分足FLD。 [Rhodamine B in CMC-卡住的FF] = 1g L^-1，[FF中的荧光素钠盐] = 1g L^-1。（C）操做油溶性染料正在修正磁场中可视化FLD系综的流体能源教涡流。 [僧罗黑正在甲苯中] = 1g L^-1。 比例尺，3毫米。

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本文由质料人编纂部踩浪供稿，质料牛编纂浑算。

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