神奇的鐵磁流體材料和創造

神奇的鐵磁流體材料和創造

來源：牛油果進化論

“這是一張發在Raddit上的動圖，圖中一層層黑色的油狀物順著螺絲釘向下滑動，光看圖片就讓人覺得很爽。這個Ferrofluid（鐵磁流體）小玩具，將磁性物質所常見的固體狀態，變成了可以流動的“液體”形式，打破常規，讓我們看到了平日里只有在科幻片或者魔術中才能看到的景象。

這是一張發在Raddit上的動圖，圖中一層層黑色的油狀物順著螺絲釘向下滑動，光看圖片就讓人覺得很爽。這個Ferrofluid（鐵磁流體）小玩具，將磁性物質所常見的固體狀態，變成了可以流動的“液體”形式，打破常規，讓我們看到了平日里只有在科幻片或者魔術中才能看到的景象。

鐵磁流體又稱磁性液體或者磁液，是一種新型的功能材料，它既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性。是由直徑為納米量級（10納米以下）的磁性固體顆粒、基載液（也叫媒體）以及界面活性劑三者混合而成的一種穩定的膠狀液體。這些磁性顆粒均勻分布，即使將磁流體放在強力磁鐵周圍，它們依然能穩定的分布，同時又讓液態表現出磁性。

當磁鐵靠近上圖的釘子，就在釘子周圍施加了磁場，于是乎，磁流體就會沿著看不見的磁感線分布開，形成尖峰的造型，頗有哥特式建筑的韻味。表鐵磁微粒由表面活性劑包裹，可以防止它因分子間作用力和磁力作用而發生凝聚，同時重力拉扯著液體沿著螺絲向下滑動，最終形成了一層層的尖峰。這種形態的形成也符合能量最低原理，也就是說形成這種尖峰式的造型所需的能量是最小的。

當然，你也可以拿著更多的磁鐵，改變外加磁場，隨意給磁流體凹造型~也可以帶著一塊磁鐵來溜溜磁流體。

實際應用

磁流體力學主要應用于三個方面：天體物理、受控熱核反應和工業。

宇宙中恒星和星際氣體都是等離子體，而且有磁場，所以磁流體力學首先在天體物理、太陽物理和地球物理中得到發展和應用。當前，關于太陽的研究課題有：太陽磁場的性質和起源，磁場對日冕、黑子、耀斑的影響。此外還有：星際空間無作用力場存在的可能性，太陽風與地球磁場相互作用產生的弓形激波，新星、超新星的爆發，地球磁場的起源，等等。

磁流體力學在受控核反應方面的應用，有可能使人類從海水中的氘（一種氫的同位素）獲取巨大能源。然而，對氘、氚混合氣來說，我們所需的溫度達到了5000萬到1億攝氏度，還對粒子密度和約束時間有較高的要求。這時就輪到環形磁約束裝置出場了，這一應用的出現使得受控熱核反應的研究變得更加方便。

飛行器進入大氣層時，激波、空氣對飛行器的摩擦，使飛行器的表面空氣受熱而電離成為等離子體，因此利用磁場可以控制對飛行器的傳熱和阻力。只是由于這種磁場裝置過重，設想尚未能實現。

此外，電磁流量計、電磁制動、電磁軸承理論、電磁激波管等也是磁流體力學在工業應用上所取得的成就。

市面上常見的鐵磁流體時鐘 credit：bilibili

減壓玩意兒

精明的商人們早已從鐵磁流體上找到了吸金潛力，目前市面上已有多種以磁流體為賣點的小玩具。

credit：極客視界

Thinker是玩具界的一股清流，主打“流水一樣的磁鐵”的廣告，它的本質就是磁流體。

這款名為“Thinker”的鐵磁流體模型是由密閉的外殼內加上3ml的永久磁化的鐵磁流體。不過為了美觀，Thinker還可以將密閉瓶內原本黑色的鐵磁流體換成藍色或者金色，“賣相”更好。

目前，這款與眾不同的“玩具”Ferrofluid已經登陸眾籌網站Kickstarter。該團隊的初期籌款目標為7000美元，不過現階段的籌款金額已經達到了15000美元，遠遠超過了預期目標。這款集高科技以及未來科幻感于一身的小玩具Thinker，一拿出來絕對能夠羨煞旁人。用作魔術小道具，不管是高冷的學霸妹子還是清新的萌妹，一定都會對你刮目相看。

顏色各異的Thinker credit：極客視界

鐵磁流體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體。雖然純正高質量的磁流體必須在實驗室環境下才可以得到，昂貴的設備和材料外加專業的知識儲備讓人望而卻步，但是，本著天下沒有不能make的maker精神，我們只用知道，這不過是磁性顆粒（打印機用的碳粉）+基液（植物油）+表面活性劑（洗潔精）的組合而已！

材料：磁帶或者打印機硒鼓、植物油、丙酮、桶和洗潔精

想要做磁流體，當然要先找到磁性顆粒，理論上我們應該用化學共沉淀法制備納米四氧化三鐵，當然在家里，也可以用打印機硒鼓里的碳粉代替，什么？！硒鼓都沒有？老的磁帶總有吧，趕緊把家里的存貨拿出來，讓它們重放異彩的時刻到了。

這些磁性材料黏在磁帶上，所以要先把它們清理下來。你可以在五金店里買到作為涂料劑/去污劑，或者是當地藥店買到作為指甲油去除劑的丙酮。雖然五金店丙酮有些貴，但是純度往往比較高，推薦購買。

丙酮蒸汽吸入對身體有害，應盡量在室外操作。此外，如果是從五金店購買的丙酮，要注意避免皮膚直接接觸，最好帶上橡膠手套。

把磁帶拆開，拉出膠帶放進水桶里，再倒入丙酮攪拌，用保鮮膜蓋住，靜止一個小時，再攪拌，如此往復。完成后你會在水桶的底部發現一些黑色粉末，這些類似磁流體的氧化鐵會慢慢沉積變多。

credit：elecfans

把氧化鐵盛放到容器里晾干。

credit：elecfans

晾干后把植物油添加進來充當基液，對！就是你天天吃的大豆油、玉米油。油與粉末的比例為1:1.5。如果三氧化二鐵粉末不能均勻的分布開，可以滴兩滴洗潔精，有助于增加油的表面張力，與氧化物混合的更加均勻。最后拿著磁鐵在瓶子的邊緣晃動一下，你就能看到圖片中的現象啦。至此廉價的磁流體就制作完成了，快去試試能玩出哪些炫酷的效果吧！

來源參考

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