神奇的铁磁流体材料和创造

神奇的铁磁流体材料和创造

来源：牛油果进化论

“这是一张发在Raddit上的动图，图中一层层黑色的油状物顺着螺丝钉向下滑动，光看图片就让人觉得很爽。这个Ferrofluid（铁磁流体）小玩具，将磁性物质所常见的固体状态，变成了可以流动的“液体”形式，打破常规，让我们看到了平日里只有在科幻片或者魔术中才能看到的景象。

这是一张发在Raddit上的动图，图中一层层黑色的油状物顺着螺丝钉向下滑动，光看图片就让人觉得很爽。这个Ferrofluid（铁磁流体）小玩具，将磁性物质所常见的固体状态，变成了可以流动的“液体”形式，打破常规，让我们看到了平日里只有在科幻片或者魔术中才能看到的景象。

铁磁流体又称磁性液体或者磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。是由直径为纳米量级（10纳米以下）的磁性固体颗粒、基载液（也叫媒体）以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。这些磁性颗粒均匀分布，即使将磁流体放在强力磁铁周围，它们依然能稳定的分布，同时又让液态表现出磁性。

当磁铁靠近上图的钉子，就在钉子周围施加了磁场，于是乎，磁流体就会沿着看不见的磁感线分布开，形成尖峰的造型，颇有哥特式建筑的韵味。表铁磁微粒由表面活性剂包裹，可以防止它因分子间作用力和磁力作用而发生凝聚，同时重力拉扯着液体沿着螺丝向下滑动，最终形成了一层层的尖峰。这种形态的形成也符合能量最低原理，也就是说形成这种尖峰式的造型所需的能量是最小的。

当然，你也可以拿着更多的磁铁，改变外加磁场，随意给磁流体凹造型~也可以带着一块磁铁来溜溜磁流体。

实际应用

磁流体力学主要应用于三个方面：天体物理、受控热核反应和工业。

宇宙中恒星和星际气体都是等离子体，而且有磁场，所以磁流体力学首先在天体物理、太阳物理和地球物理中得到发展和应用。当前，关于太阳的研究课题有：太阳磁场的性质和起源，磁场对日冕、黑子、耀斑的影响。此外还有：星际空间无作用力场存在的可能性，太阳风与地球磁场相互作用产生的弓形激波，新星、超新星的爆发，地球磁场的起源，等等。

磁流体力学在受控核反应方面的应用，有可能使人类从海水中的氘（一种氢的同位素）获取巨大能源。然而，对氘、氚混合气来说，我们所需的温度达到了5000万到1亿摄氏度，还对粒子密度和约束时间有较高的要求。这时就轮到环形磁约束装置出场了，这一应用的出现使得受控热核反应的研究变得更加方便。

飞行器进入大气层时，激波、空气对飞行器的摩擦，使飞行器的表面空气受热而电离成为等离子体，因此利用磁场可以控制对飞行器的传热和阻力。只是由于这种磁场装置过重，设想尚未能实现。

此外，电磁流量计、电磁制动、电磁轴承理论、电磁激波管等也是磁流体力学在工业应用上所取得的成就。

市面上常见的铁磁流体时钟 credit：bilibili

减压玩意儿

精明的商人们早已从铁磁流体上找到了吸金潜力，目前市面上已有多种以磁流体为卖点的小玩具。

credit：极客视界

Thinker是玩具界的一股清流，主打“流水一样的磁铁”的广告，它的本质就是磁流体。

这款名为“Thinker”的铁磁流体模型是由密闭的外壳内加上3ml的永久磁化的铁磁流体。不过为了美观，Thinker还可以将密闭瓶内原本黑色的铁磁流体换成蓝色或者金色，“卖相”更好。

目前，这款与众不同的“玩具”Ferrofluid已经登陆众筹网站Kickstarter。该团队的初期筹款目标为7000美元，不过现阶段的筹款金额已经达到了15000美元，远远超过了预期目标。这款集高科技以及未来科幻感于一身的小玩具Thinker，一拿出来绝对能够羡煞旁人。用作魔术小道具，不管是高冷的学霸妹子还是清新的萌妹，一定都会对你刮目相看。

颜色各异的Thinker credit：极客视界

铁磁流体DIY

假如你想要更高端的玩法，也完全可以在家做出自己磁流体。虽然纯正高质量的磁流体必须在实验室环境下才可以得到，昂贵的设备和材料外加专业的知识储备让人望而却步，但是，本着天下没有不能make的maker精神，我们只用知道，这不过是磁性颗粒（打印机用的碳粉）+基液（植物油）+表面活性剂（洗洁精）的组合而已！

材料：磁带或者打印机硒鼓、植物油、丙酮、桶和洗洁精

想要做磁流体，当然要先找到磁性颗粒，理论上我们应该用化学共沉淀法制备纳米四氧化三铁，当然在家里，也可以用打印机硒鼓里的碳粉代替，什么？！硒鼓都没有？老的磁带总有吧，赶紧把家里的存货拿出来，让它们重放异彩的时刻到了。

这些磁性材料黏在磁带上，所以要先把它们清理下来。你可以在五金店里买到作为涂料剂/去污剂，或者是当地药店买到作为指甲油去除剂的丙酮。虽然五金店丙酮有些贵，但是纯度往往比较高，推荐购买。

丙酮蒸汽吸入对身体有害，应尽量在室外操作。此外，如果是从五金店购买的丙酮，要注意避免皮肤直接接触，最好带上橡胶手套。

把磁带拆开，拉出胶带放进水桶里，再倒入丙酮搅拌，用保鲜膜盖住，静止一个小时，再搅拌，如此往复。完成后你会在水桶的底部发现一些黑色粉末，这些类似磁流体的氧化铁会慢慢沉积变多。

credit：elecfans

把氧化铁盛放到容器里晾干。

credit：elecfans

晾干后把植物油添加进来充当基液，对！就是你天天吃的大豆油、玉米油。油与粉末的比例为1:1.5。如果三氧化二铁粉末不能均匀的分布开，可以滴两滴洗洁精，有助于增加油的表面张力，与氧化物混合的更加均匀。最后拿着磁铁在瓶子的边缘晃动一下，你就能看到图片中的现象啦。至此廉价的磁流体就制作完成了，快去试试能玩出哪些炫酷的效果吧！

来源参考

https://www.livescience.com/61426-ferrofluid-gif.html

http://www.sohu.com/a/5426859_105527

http://www.elecfans.com/article/85/126/2016/20161205455271.html