這種奇異的變形液體扭曲了熱力學定律

一個由磁化顆粒薄薄的皮膚隔開的油和水容器引起了化學工程師團隊的興趣，他們采用了意想不到的“希臘甕”形狀激動時。

“我想'這是什么東西？'”馬薩諸塞大學阿默斯特分校的研究生 Anthony Raykh召回，在做了所有化學學生都喜歡做的事情之后，混合具有有趣特性的材料，看看會發生什么。

“所以，我在高分子科學與工程系的大廳里來回走動，敲我的教授們的門，問他們是否知道發生了什么。”

對材料的分析表明，微小磁珠之間的相互作用與不混溶液體之間的表面張力一起作用，將混合物拉向熱力學如果不是因為一點磁性，通常會禁止。

雖然這一發現沒有明顯的應用，但至少目前是這樣，這種混合物的不尋常形狀及其對外部磁場的響應可能會為未來的研究人員和工程師提供一種新的技巧來調整其乳液的結構特性。

油和水不是最好的朋友。你可以隨心所欲地組合和搖晃——遲早，兩者會分道揚鑣，根據能量的熱力學流動與分子鍵的吸引和排斥而重組成不同的層次。

正如任何嶄露頭角的主廚都知道的那樣，有一些方法可以將脂溶性和水溶性液體混合更長時間。乳化 劑，例如蛋黃中的卵磷脂，可以作為化學外交官，將材料粘合成與您最喜歡的沙拉醬一樣令人滿意的光滑和一致的混合物。

皮克林乳液遵循一種穩定混合物的方法，在兩個相之間插入一層薄薄的皮膚，將至少一種液體打碎成微小的氣泡，這些氣泡可以通過另一種液體更一致地分散。

從技術上講，Raykh 的實驗室沙拉醬遵循了皮克林乳液的規則，含有自來水和微極性有機溶劑以及少量磁化鎳顆粒，大約 5 到 15微米和 20 納米在大小上。

鎳顆粒分散在水中，上升到表面，在有機溶劑界面下方以二維“皮膚”的形式連接，就像皮克林乳化劑在水性液體和油之間所做的那樣。搖晃混合物應導致三種材料的懸浮液像蛋黃醬一樣均勻。

只是事實并非如此。磁性粒子在液體熱力學決定的張力下被拉入支鏈網中，在平衡狀態下將整個混合物拉成不平衡的沙漏狀結構。

在顯微鏡下觀察和對所涉及的力進行建模的計算機模擬，清楚地展示了產生不尋常形狀所涉及的復雜磁相互作用組合，從而防止了乳化的發生。使用磁鐵，研究人員可以變形邊界并修改骨灰盒的形狀。

“當你非常仔細地觀察形成水和油之間邊界的磁化鎳的各個納米顆粒時，你可以獲得關于不同形式如何組裝的極其詳細的信息。”說聚合物科學家大衛·霍格蘭。

“在這種情況下，顆粒被磁化得足夠強，以至于它們的組裝會干擾熱力學定律所描述的乳化過程。”

這項研究發表在自然物理學.

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