你看過電影《毒液》嗎?電影中那不斷流動的“毒液”,就像神秘的黑色觸手,十分震撼。
你一定會想:電影中的“毒液”,在現(xiàn)實世界里存在嗎?
現(xiàn)實中確實有一種和“毒液”一樣神奇的材料,可以像液體一樣自由流動,不僅如此,它還能被磁場控制進行定向移動,這種神奇的材料就是磁性液體。
什么是磁性液體
磁性液體,是一種新型材料,又叫磁流體,它既具有液體的流動性,又具有固體磁性材料的磁性。
1832年,著名科學(xué)家法拉第首次提出了有關(guān)磁流體力學(xué)的問題。后來,多位科學(xué)家進行了相關(guān)研究。
磁性液體這個名字聽起來讓人搞不明白,其實從本質(zhì)上講,它就是大量納米顆粒懸浮在水或者油中,形成的具有磁性的懸濁液。因為這些顆粒非常小,只有3~15納米大,所以在沒有磁場的時候,它們懸浮在液體中;遇到強磁場時,這些納米顆粒會被磁化,從而可被控制移動。
創(chuàng)意新想法
1963年,美國國家航空航天局(NASA)的科學(xué)家在進行火箭技術(shù)研發(fā)時,發(fā)現(xiàn)發(fā)動機的燃燒很難保持穩(wěn)定。為此,大家想了很多解決辦法。
有一個機械工程師提出了一個很有創(chuàng)意的解決思路:把磁粉混在火箭燃料中,然后用強磁場把燃料吸到燃燒室中,這樣一來,燃料就可以穩(wěn)定供給發(fā)動機了。
不過,因為在燃料中加入磁粉會影響燃燒效率,所以這個方法沒有得到實際應(yīng)用。但這位工程師以這個思路為起點,研發(fā)了一種制備鐵磁流體的方法,還在1965年獲得了專利。
后來的研究證明,磁性液體大有可為。
得到廣泛應(yīng)用
目前,磁性液體已得到了很廣泛的應(yīng)用,讓我們來看幾個例子。
密封技術(shù):把磁性液體涂抹在需要密封的物體表面,放置在磁場中,磁性顆粒會在磁力作用下排列,形成一個動態(tài)的密封層。這種密封層的優(yōu)點是幾乎不受摩擦影響,從而減少了磨損,延長了設(shè)備的使用壽命。
藥物運輸:在醫(yī)療領(lǐng)域,可以將藥粉和磁性液體混合,再利用磁場引導(dǎo)藥粉向病變細(xì)胞移動,從而實現(xiàn)精準(zhǔn)的藥物運輸。
垃圾分離:多種垃圾混在一起,想要分開很困難,可以將磁性液體與尼龍、聚酯等密度不同的材料混合,然后利用不同強度的磁場,精細(xì)化分離垃圾。
機械拋光:利用磁場控制磁流體中的納米顆粒,與需要拋光的物體表面進行摩擦,從而實現(xiàn)精細(xì)加工拋光。
完美潛艇
既然磁性液體這么有用,那么在軍事領(lǐng)域有沒有應(yīng)用呢?
早在幾十年前,就有人設(shè)想過一艘完美潛艇:它沒有螺旋槳,安裝了“履帶系統(tǒng)”,即磁性推進器,可以讓潛艇在高速行進的同時,幾乎不產(chǎn)生噪音,當(dāng)時的探測裝備都無法偵測到它,是名副其實的“深海幽靈”。不過,因為當(dāng)時的技術(shù)有限,人們還無法研制出這么先進的潛艇。
最近,美國軍方公布了一項名為“海底磁流體動力泵原理”的項目??催@個名字就知道,他們是想研制出利用磁性液體的動力泵。據(jù)稱,這種新型動力泵的工作效率和可靠性都很高,而且噪音極低,和幾十年前人們構(gòu)想的磁性推進器完美契合。
走向未來戰(zhàn)場
神奇的磁性液體還將在很多方面成為未來戰(zhàn)場上的利器。
通信系統(tǒng):當(dāng)前的戰(zhàn)場高度電子化,如何保護設(shè)備免受電磁干擾是十分重要的。利用磁性液體,可以將通信設(shè)備密封起來,從而提高可靠性和安全性。
衛(wèi)星和空間探測器:太空環(huán)境基本上是真空狀態(tài)的,傳統(tǒng)的密封物質(zhì)如油和脂肪在真空中會迅速蒸發(fā)或分解,從而失去密封效果。而磁性液體卻可以保持穩(wěn)定,不會蒸發(fā)或分解,進而長久保護部件。
裝甲車輛:磁性液體可用于保護車輛的傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和敏感的電子設(shè)備,它不僅能防止液體和氣體的泄露,還能抵御來自戰(zhàn)場的污染物。同時,因為施加磁場后,磁性液體可以重新排布,所以在戰(zhàn)場上,當(dāng)裝備受到?jīng)_擊和損傷時,磁性液體還可以自我修復(fù)。
智能設(shè)備:各類智能設(shè)備都裝有很多傳感器,磁性液體可以提高傳感器的靈敏度和響應(yīng)速度,進而提高軍事設(shè)備的感知能力。
怎么樣,磁性液體夠神奇吧?隨著科技的進一步發(fā)展,磁性液體將會發(fā)揮越來越大的作用。