Chúng ta thường nghĩ nam châm là chất rắn, tác giả Thomas Russell, Giáo sư nổi tiếng về khoa học và kỹ thuật polymer tại ĐH Massachusetts Amherst (Mỹ) cho biết. Nhưng giờ đây, chúng tôi biết rằng “chúng tôi có thể tạo ra nam châm ở dạng lỏng và nó có thể mang nhiều hình dạng khác nhau và hình dạng thực sự tùy thuộc theo ý bạn”.
Các giọt chất lỏng từ tính có thể thay đổi hình dạng từ hình cầu sang hình trụ hoặc thành hình chiếc bánh kếp, theo ông trao đổi với Live Science. “Thậm chí chúng ta có thể làm cho nó trông giống như một con nhím biển nếu muốn”.
Russell và nhóm của ông đã tạo ra những nam châm lỏng này một cách tình cờ khi thử nghiệm in 3D chất lỏng tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley. Mục tiêu là tạo ra các vật liệu rắn nhưng có đặc tính của chất lỏng cho các ứng dụng năng lượng khác nhau.
Vào một ngày tình cờ, nghiên cứu sinh và tác giả dẫn chính của nghiên cứu Xubo Liu nhận thấy vật liệu in 3D được làm từ các hạt từ tính gọi là oxit sắt đang quay xung quanh một cách đồng đều trên một tấm khuấy từ. Khi nhóm nghiên cứu nhận ra không chỉ từng hạt mà toàn bộ cấu trúc đều mang từ tính, họ quyết định nghiên cứu thêm.
Sử dụng kỹ thuật để in 3D chất lỏng, các nhà khoa học đã tạo ra những giọt chất lỏng có kích thước milimet từ nước, dầu và oxit sắt. Các giọt chất lỏng giữ nguyên hình dạng của chúng vì một số hạt oxit sắt đã liên kết với chất dẫn bề mặt - chất làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng. Các chất hoạt động bề mặt tạo ra một lớp màng bao quanh chất lỏng với một số hạt oxit sắt tạo thành một phần của lớp màng và phần còn lại của các hạt được bao bọc bên trong, Russell cho biết.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đặt các giọt chất lỏng lại gần một cuộn dây từ tính để từ hóa chúng. Nhưng khi họ lấy cuộn dây từ tính đi, các giọt nước đã biểu hiện một trạng thái chưa từng thấy trong chất lỏng - chúng vẫn bị từ hóa (chất lỏng từ tính gọi là ferrofluids có tồn tại, nhưng những chất lỏng này chỉ bị từ hóa khi có sự hiện diện của từ trường).
Khi những giọt chất lỏng đó tiếp cận 1 từ trường, các hạt oxit sắt tí hon đều xếp thẳng hàng theo cùng một hướng. Và một khi họ loại bỏ từ trường, các hạt oxit sắt liên kết với chất dẫn bề mặt trong màng bị kẹt đến mức chúng không thể di chuyển và vẫn giữ nguyên vị trí. Nhưng những hạt trôi nổi tự do bên trong giọt nước cũng nằm thẳng hàng.
Các nhà khoa học chưa hiểu được đầy đủ về cách các hạt này duy trì từ trường, theo Russell cho biết. Một khi họ tìm ra điều đó, có rất nhiều ứng dụng tiềm tàng cho phát minh này. Để lấy ví dụ, Russell tưởng tượng đến việc in một vật hình trụ với phần giữa không có từ tính và hai nắp từ tính.
“Hai đầu sẽ kết hợp với nhau như một nam châm hình móng ngựa” và được sử dụng như một “dụng cụ lấy đồ nhỏ”, ông nói. “Đối với tôi, nó đại diện cho một loại trạng thái mới của vật liệu từ tính”, Russell nói. Phát hiện của nhóm nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science.
