這是一張發(fā)在Raddit上的動圖下梢,圖中一層層黑色的油狀物順著螺絲釘向下滑動岗屏,光看圖片就讓人覺得很爽似袁。這個Ferrofluid(鐵磁流體)小玩具,將磁性物質(zhì)所常見的固體狀態(tài)仔粥,變成了可以流動的“液體”形式麦向,打破常規(guī),讓我們看到了平日里只有在科幻片或者魔術(shù)中才能看到的景象。
鐵磁流體又稱磁性液體或者磁液绑莺,是一種新型的功能材料,它既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性。是由直徑為納米量級(10納米以下)的磁性固體顆粒骡送、基載液(也叫媒體)以及界面活性劑三者混合而成的一種穩(wěn)定的膠狀液體蛹批。這些磁性顆粒均勻分布试躏,即使將磁流體放在強力磁鐵周圍,它們依然能穩(wěn)定的分布,同時又讓液態(tài)表現(xiàn)出磁性弱判。
當(dāng)磁鐵靠近上圖的釘子固灵,就在釘子周圍施加了磁場熄诡,于是乎,磁流體就會沿著看不見的磁感線分布開,形成尖峰的造型疙剑,頗有哥特式建筑的韻味氯迂。表鐵磁微粒由表面活性劑包裹,可以防止它因分子間作用力和磁力作用而發(fā)生凝聚言缤,同時重力拉扯著液體沿著螺絲向下滑動嚼蚀,最終形成了一層層的尖峰。這種形態(tài)的形成也符合能量最低原理管挟,也就是說形成這種尖峰式的造型所需的能量是最小的轿曙。
當(dāng)然,你也可以拿著更多的磁鐵僻孝,改變外加磁場导帝,隨意給磁流體凹造型~也可以帶著一塊磁鐵來溜溜磁流體。
實際應(yīng)用
磁流體力學(xué)主要應(yīng)用于三個方面:天體物理穿铆、受控?zé)岷朔磻?yīng)和工業(yè)您单。
宇宙中恒星和星際氣體都是等離子體,而且有磁場荞雏,所以磁流體力學(xué)首先在天體物理虐秦、太陽物理和地球物理中得到發(fā)展和應(yīng)用平酿。當(dāng)前,關(guān)于太陽的研究課題有:太陽磁場的性質(zhì)和起源悦陋,磁場對日冕蜈彼、黑子、耀斑的影響叨恨。此外還有:星際空間無作用力場存在的可能性柳刮,太陽風(fēng)與地球磁場相互作用產(chǎn)生的弓形激波,新星痒钝、超新星的爆發(fā)秉颗,地球磁場的起源,等等送矩。
磁流體力學(xué)在受控核反應(yīng)方面的應(yīng)用蚕甥,有可能使人類從海水中的氘(一種氫的同位素)獲取巨大能源。然而栋荸,對氘菇怀、氚混合氣來說,我們所需的溫度達(dá)到了5000萬到1億攝氏度晌块,還對粒子密度和約束時間有較高的要求爱沟。這時就輪到環(huán)形磁約束裝置出場了,這一應(yīng)用的出現(xiàn)使得受控?zé)岷朔磻?yīng)的研究變得更加方便匆背。
飛行器進(jìn)入大氣層時呼伸,激波、空氣對飛行器的摩擦钝尸,使飛行器的表面空氣受熱而電離成為等離子體括享,因此利用磁場可以控制對飛行器的傳熱和阻力。只是由于這種磁場裝置過重珍促,設(shè)想尚未能實現(xiàn)铃辖。
此外,電磁流量計猪叙、電磁制動娇斩、電磁軸承理論、電磁激波管等也是磁流體力學(xué)在工業(yè)應(yīng)用上所取得的成就沐悦。
減壓玩意兒
精明的商人們早已從鐵磁流體上找到了吸金潛力成洗,目前市面上已有多種以磁流體為賣點的小玩具。
Thinker是玩具界的一股清流藏否,主打“流水一樣的磁鐵”的廣告瓶殃,它的本質(zhì)就是磁流體。
這款名為“Thinker”的鐵磁流體模型是由密閉的外殼內(nèi)加上3ml的永久磁化的鐵磁流體副签。不過為了美觀遥椿,Thinker還可以將密閉瓶內(nèi)原本黑色的鐵磁流體換成藍(lán)色或者金色基矮,“賣相”更好。
目前冠场,這款與眾不同的“玩具”Ferrofluid已經(jīng)登陸眾籌網(wǎng)站Kickstarter家浇。該團(tuán)隊的初期籌款目標(biāo)為7000美元,不過現(xiàn)階段的籌款金額已經(jīng)達(dá)到了15000美元碴裙,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了預(yù)期目標(biāo)钢悲。這款集高科技以及未來科幻感于一身的小玩具Thinker,一拿出來絕對能夠羨煞旁人舔株。用作魔術(shù)小道具莺琳,不管是高冷的學(xué)霸妹子還是清新的萌妹,一定都會對你刮目相看载慈。
鐵磁流體DIY
假如你想要更高端的玩法惭等,也完全可以在家做出自己磁流體。雖然純正高質(zhì)量的磁流體必須在實驗室環(huán)境下才可以得到办铡,昂貴的設(shè)備和材料外加專業(yè)的知識儲備讓人望而卻步辞做,但是,本著天下沒有不能make的maker精神寡具,我們只用知道秤茅,這不過是磁性顆粒(打印機(jī)用的碳粉)+基液(植物油)+表面活性劑(洗潔精)的組合而已!
材料:磁帶或者打印機(jī)硒鼓童叠、植物油嫂伞、丙酮、桶和洗潔精
想要做磁流體拯钻,當(dāng)然要先找到磁性顆粒,理論上我們應(yīng)該用化學(xué)共沉淀法制備納米四氧化三鐵撰豺,當(dāng)然在家里粪般,也可以用打印機(jī)硒鼓里的碳粉代替,什么污桦?亩歹!硒鼓都沒有?老的磁帶總有吧凡橱,趕緊把家里的存貨拿出來小作,讓它們重放異彩的時刻到了。
這些磁性材料黏在磁帶上稼钩,所以要先把它們清理下來顾稀。你可以在五金店里買到作為涂料劑/去污劑,或者是當(dāng)?shù)厮幍曩I到作為指甲油去除劑的丙酮坝撑。雖然五金店丙酮有些貴静秆,但是純度往往比較高粮揉,推薦購買。
丙酮蒸汽吸入對身體有害抚笔,應(yīng)盡量在室外操作扶认。此外,如果是從五金店購買的丙酮殊橙,要注意避免皮膚直接接觸辐宾,最好帶上橡膠手套。
把磁帶拆開膨蛮,拉出膠帶放進(jìn)水桶里叠纹,再倒入丙酮攪拌,用保鮮膜蓋住鸽疾,靜止一個小時吊洼,再攪拌,如此往復(fù)制肮。完成后你會在水桶的底部發(fā)現(xiàn)一些黑色粉末冒窍,這些類似磁流體的氧化鐵會慢慢沉積變多。
把氧化鐵盛放到容器里晾干豺鼻。
晾干后把植物油添加進(jìn)來充當(dāng)基液综液,對!就是你天天吃的大豆油儒飒、玉米油谬莹。油與粉末的比例為1:1.5。如果三氧化二鐵粉末不能均勻的分布開桩了,可以滴兩滴洗潔精附帽,有助于增加油的表面張力,與氧化物混合的更加均勻井誉。最后拿著磁鐵在瓶子的邊緣晃動一下蕉扮,你就能看到圖片中的現(xiàn)象啦。至此廉價的磁流體就制作完成了颗圣,快去試試能玩出哪些炫酷的效果吧喳钟!
來源參考
https://www.livescience.com/61426-ferrofluid-gif.html
http://www.sohu.com/a/5426859_105527
http://www.elecfans.com/article/85/126/2016/20161205455271.html