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Les attractions de la matière molle magnétique qui vient d'être développée par Berkeley Lab sont infinies

Les attractions de la matière molle magnétique qui vient d'être développée par Berkeley Lab sont infinies

Un grand nombre des simplicités du monde de l'ingénierie que nous apprécions depuis des décennies, et que nous tenons probablement pour acquis, sont basées sur la technologie des aimants. Tout, des moteurs électriques aux haut-parleurs audio en passant par les cartes de crédit, utilise des aimants à base solide pour fonctionner. Une équipe de chercheurs du Berkeley Lab vient de porter les idées établies dans le jeu des aimants au niveau supérieur en utilisant une imprimante 3D spécialisée pour générer une nouvelle substance, jamais vue auparavant dans la science, qui est à la fois magnétique et liquide.

Attendez, les aimants liquides n'existaient-ils pas auparavant sous forme de ferrofluides?

Ce nouveau matériau ne doit pas être confondu avec les ferrofluides traditionnels, qui sont simplement des particules d'oxyde de fer sous forme de solution qui deviennent fortement magnétisées en présence d'un autre aimant. Les ferrofluides ont cependant inspiré les chercheurs à la recherche d'un moyen de fabriquer des aimants à la fois liquéfiables et faciles à imprimer.

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S'inspirant du comportement des ferrofluides, Tom Russell, professeur de science et d'ingénierie des polymères à l'Université du Massachusetts, et l'auteur de cette étude actuelle, Xubo Liu, étudiant au doctorat à l'Université de technologie chimique de Beijing, ont mené la charge pour le passé. sept ans sur le développement de structures entièrement liquides qui pourraient être simultanément imprimables en 3D.

Regardez les ferrofluides traditionnels en action dans la vidéo ci-dessous.

Alors, quelle est la science derrière cela?

Grâce à la technologie d'impression 3D aidée par l'ancien chercheur postdoctoral du Berkeley Lab, Joe Forth, cette équipe a imprimé des gouttelettes de solution de ferrofluide contenant des particules d'oxyde de fer pas plus grosses qu'une protéine d'anticorps (à peu près 20 nanomètres en diamètre).

Les scientifiques Brett Helms et Paul Ashby ont utilisé la microscopie à force atomique et la chimie de surface pour observer qu'un phénomène appelé «brouillage interfacial» avait lieu entre les deux liquides. Il en résulte essentiellement que les nanoparticules encombrent la surface de la gouttelette. L'exposition à une bobine magnétique a rendu les nanoparticules d'oxyde de fer temporairement magnétiques.

La magie s'est produite lorsque la bobine magnétique a été retirée et que l'équipe du Berkeley Lab a observé les gouttelettes gravitant l'une vers l'autre dans une sorte de danse tourbillonnante synchronisée. La magnétisation des gouttelettes s'est avérée permanente, et dans les expériences de magnétométrie standard ultérieures, ces nouveaux aimants liquides ont montré un mouvement unifié des pôles nord-sud - tout comme des aimants solides.

Les nanoparticules d'oxyde de fer bloquées observées à la surface de la gouttelette transfèrent en quelque sorte la magnétisation qu'elles reçoivent de la bobine à la gouttelette entière.

La partie la plus cool est qu'ils changent de forme aussi

Ces gouttelettes magnétisées ont continué d'étonner leurs découvreurs en conservant leurs qualités magnétiques, quelle que soit la taille d'une division entre elles ou la forme qu'elles étaient obligées d'habiter. Des formes de splat tentaculaires, des sphères aux fils qui ressemblaient à des cheveux humains, portaient tous le même pouvoir magnétique que la gouttelette d'origine.

Les aimants liquides semblent également avoir la capacité d'être réglés avec précision pour basculer entre un mode magnétique et non magnétique. Lorsqu'ils sont commutés en mode magnétique, leurs mouvements peuvent être dirigés à partir d'un aimant externe commandé à distance.

Que pouvons-nous faire avec ce nouveau matériau liquide magnétisé?

Les applications des aimants liquescents sont innombrables. Les discussions sur les robots liquides à hélice utilisés pour la thérapie cellulaire et les chirurgies de toutes sortes abondent. Les robots flexibles qui peuvent changer de forme pour s'adapter à leur environnement, les mises à niveau des scans IRM et les nouveaux domaines de la thérapie des maladies peuvent tous être considérés comme les bienfaiteurs futurs ou actuels de cette incroyable percée. Dans la science des aimants, les opposés s'attirent, et cette nouvelle matière molle liquide excitante est dotée de certaines utilisations potentielles très solides.


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