勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員已經設法3D打印磁性液體，這可能會產生一系列新設備，特別是那些可以幫助醫療界的設備。這種材料可以構成研究人員通過施加外部磁場來控制的人造細胞或微型機器人的基礎。
磁鐵是大多數電子產品的重要組成部分，但它們以穩固的形式出現，限制了它們的功能範圍。然而，湯姆羅素和他的實驗室合作夥伴明確指出，情況並非如此。在過去的七年中，他們一直致力於研究“自適應界面組裝液體結構”計劃，重點是開發一種新的3D可打印全液體結構。這種磁性液體代表了一種使用“鐵磁流體”在材料級編程磁體的新方法。
“我們製造了一種既有液體又有磁性的新材料。從來沒有人見過這一點，“羅素說，他是伯克利實驗室的訪問學院科學家，馬薩諸塞大學阿默斯特分校的高分子科學與工程教授，他領導了這項研究。 “這為磁性軟物質的新科學領域打開了大門。”
鐵磁流體是鐵氧化物顆粒的溶液，其在磁體存在下變得強磁性。 Russell和Xubo Liu，這項研究的主要作者詳細介紹了這些材料，並將這些液體作為他們工作的靈感來源。 問題在於，鐵磁流體通常僅在臨時和有刺激的情況下是磁性的。
“我們想知道：’如果鐵磁流體可以暫時變成磁性，我們可以做些什麼來使它永久磁性，並且表現得像固體磁鐵，但看起來和感覺仍然像液體？’”拉塞爾說。
人造細胞和磁性微機器人
他們的答案是將鐵磁流體放置在磁性線圈附近，標誌著第一個永久性液體磁鐵。 Russell和Liu使用3D打印技術從含有氧化鐵納米顆粒的鐵磁流體溶液中沉積1毫米的液滴。整個混合物的直徑僅為20納米，約為抗體蛋白的平均大小。
伯克利實驗室分子鑄造廠的科學家Paul Ashby和Brett Helms也幫助應用了原子力顯微鏡。他們發現納米顆粒產生了一種類似固體的殼，兩種液體之間相遇。結果，納米顆粒傾向於聚集在液滴表面，形成豐富。這是他們使用磁性線圈磁化它們的地方，因為它們滴下來。
3D打印長期以來一直是開發磁體的工具，但這種材料在另一個層面上。這種材料在形成微機器人和人造細胞方面特別有用的原因在於它更具可塑性。 3D打印的磁性液體改變形狀以適應其周圍環境。它們可以呈現球狀或圓柱狀或管狀的物理性，如同一縷頭髮一樣薄，甚至可以像章魚一樣，而不會超出其磁性。
值得注意的是，研究人員調整了液滴，表明它們可以在磁模和非磁模之間切換。 Russell補充道，在磁性模式下，它們的運動可以通過外部磁鐵的指示進行遠程控制。這使它們對各種機器人雜務非常有用。未來，他們可以製造非侵入性藥物輸送系統甚至人造細胞。研究人員只是抓住了可能性的表面。
Featured image courtesy of Lawrence Berkeley National Laboratory.
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