磁鐵不再一定是堅硬的固體,也可以是流動的液體。與全液相3D打印相結合,任意樣式的柔性液態磁性器件都將可能實現。小到指南針、數據存儲設備,大到核磁共振儀,這些改善我們生活的科技產品都依賴固態磁體。如果磁性器件可以用液體制造,那會是怎樣的呢?借由液相3D打印技術,這個想法變成了現實。7月19日,這項成果以《可重構鐵磁液滴》(Reconfigurableferromagneticliquiddroplets)為題發表在《科學》雜志上。該研究可能會推動制造出可打印的磁性液態器件,從而具有廣闊的應用前景。領導這項工作的ThomasRussell教授解釋說:“我們制造了一種新材料,它既是液體,也具有固態磁鐵的特性,之前從來沒有人觀察到這種現象。這為磁性軟物質的研究開辟了新的領域。”Russell是伯克利實驗室的訪問學者,也是馬薩諸塞大學安姆斯特分校聚合物科學和工程系的教授。過去七年里,Russell領導的項目一直致力于發展一類新材料——可以3D打印的全液態結構。懸浮的鐵磁液滴在外部磁場作用下旋轉,紅色染料記錄了周圍液體的流動軌跡。|圖片來源:[1]我們知道,許多材料內部具有微觀磁矩,在外部磁場的作用下可以指向同一個方向。在鐵磁性材料中,磁矩之間的耦合會確保在外部磁場撤去后。磁鐵的不同系列會有不同的優勢。南京電動工具磁鐵質量
優點:相對于釹鐵硼磁鐵(NdFeBmagnet)更耐高溫(200-350°C)、更耐腐蝕缺點:釤鈷合金非常脆且易斷裂所以相對于釹鐵硼磁鐵來說,釤鈷磁鐵主要應用一些小眾產品上,且市場份額較小2.釹鐵硼磁鐵(neodymiumironboronmagnet/NdFeBmagnet)主要基于Nd2Fe14B合金,其中稀土金屬含量大概占27%。除了釹(neodymium,Nd)元素,鐠(praseodymium,Pr)、鏑(Dysprosium,Dy)等稀土元素及其他元素如鈷(Cobalt,Co)元素也會被添加到合金中。在許多應用中,稀土金屬的平均含量為31%()。鐠元素主要用于替代昂貴的釹元素,根據Hatch(2011),釹和鐠的混合比例直到3:1的時候還可以沒有質量損失。摻雜鏑元素主要用于提高高溫時的矯頑場強。摻雜比例到10%()的時候,工作溫度可以提高到80°C-200°C,此時釹鐵硼磁鐵的磁性依然可以保持穩定。因此磁鐵的組成成分可以根據應用領域而變化:在較低溫度范圍(比如用于麥克風)中工作的釹鐵硼金屬通常釹和鐠元素的含量為31%,而在相對較高溫度區間(比如用于電機中)中工作的磁鐵釹和鐠元素通常會有一部分被鏑元素代替。釹鐵硼磁鐵的能量密度可以達到400KJ/m3,也因此該磁鐵是現今強的永磁體。無錫玩具磁鐵銷售廠家對于不同的需求我們選擇不同的磁鐵系列。
磁鐵的制造有些物質可以被摩擦成磁鐵,材料不是鐵,就是鋼,但并不是所有的鋼都可以被制成磁鐵,因為它們內含其物質,不銹鋼不能充當磁鐵。我們來制造磁鐵,磁鐵與一根螺絲起子是你所需要的材料,拿磁鐵來摩擦螺絲起子的金屬部分,從一端到另一端,他們反復摩擦,就可以制造出一根具有磁性的螺絲起子。大多數磁性材料可以沿同一方向充磁至飽和,這一方向叫作“磁化方向”(取向方向)。沒有取向方向的磁鐵(也叫作各向同性磁鐵)比取向磁鐵(也叫各向異性磁鐵)的磁性要弱很多。
主要有如下3個性能參數來確定磁鐵的性能:剩磁Br:永磁體經磁化至技術飽和,并去掉外磁場后,所保留的Br稱為剩余磁感應強度。矯頑力Hc:使磁化至技術飽和的永磁體的B降低到零,所需要加的反向磁場強度稱為磁感矯頑力,簡稱為矯頑力磁能積BH:**了磁鐵在氣隙空間(磁鐵兩磁極空間)所建立的磁能量密度,即氣隙單位體積的靜磁能量。由于這項能量等于磁鐵的Bm和Hm的乘積,因此稱為磁能積。磁場:對磁極產生磁作用的空間為磁場。表面磁場:永磁體表面某一指定位置的磁感應強度。磁鐵的優缺點您知道嗎?
納米顆粒緊密排列在液滴表面,被外加磁場磁化后即可獲得磁性。即使在外力下改變形狀,磁性仍不會消失。形狀也在外力撤去后得以保持。當表面擠在一起的納米顆粒被磁化,磁化的南北極取向會以某種方式傳遞到液滴內部的納米顆粒,然后整個液滴就成為了永磁體——就像固體形成的永磁體一樣。即使把液滴分得更小更細碎,小到頭發粗細一般,磁性特點依然保持不變。在可重構鐵磁液滴眾多令人著迷的特性當中,突出的性質是它們根據周圍環境改變形狀的能力。球形液滴可以變成柱體、薄餅、一根頭發絲粗細的管子,甚至是一只章魚的形狀,而它們的磁性特點并不會因此消失。劉緒博解釋說:“一旦液滴變形,表面積增加會形成空位,新的納米顆粒-表面活性劑瞬間就會在空位處形成并牢牢貼附。這樣當液滴想通過表面張力的收縮作用回復到原來的球形時,液滴表面的納米顆粒并不會掉落,從而可以成功維持住新增的表面積,穩定液滴形變。這樣可以很好地支撐水相在油相里塑造成任意形狀并穩定存在。”球形液滴被擠壓成柱形,形貌重構之后磁性并未消失。由于界面磁性納米顆粒的自組裝是可逆的,通過改變水相酸堿環境。富宇磁業主營產品包括磁鐵。無錫玩具磁鐵銷售廠家
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納米顆粒可以在界面吸附或者解吸附,從而使得液滴在磁性模式和非磁性模式之間相互轉換,實現可逆磁化或消磁。在磁性模式下,外加磁場就可以遠程控制它們的運動。廣闊前景這種新型鐵磁液體具有的諸多奇特性質,將帶來廣闊的應用前景。研究人員計劃繼續相關研究,發展出更復雜的3D打印磁性液體結構,比如用液體打印的人工細胞,或者像小型螺旋槳那樣運動的微型機器人,用來向病變細胞進行靶向非侵入式的運輸;此外,新型液態磁材料表征技術,如極化中子磁場成像等,也可以因此受到推動。在工程上的應用之外,這項工作也可能會激發材料科學領域更多的新研究,具有奇特力學和磁學性質的材料值得期待。例如,通過將磁性液滴濃縮成濃度很高的懸浮液,我們有可能合成多孔的磁性材料,比如磁性海綿;我們也可以制造有彈性的鐵磁性聚合物薄膜。南京電動工具磁鐵質量