由馬薩諸塞大學阿默斯特分校一名物理學研究生領導的研究小組發現了一種令人驚奇的新型流體，他們稱之為“形狀恢復液體”。 這種不同尋常的混合物似乎挑戰了根植於熱力學定律的長期觀念。 他們的研究成果發表於4月0日的《自然物理》雜誌上，描述了一種由油、水和磁化粒子組成的混合物，當被搖晃時，它會不斷重新形成類似於希臘古甕優雅曲線的形狀。

在用油、水和磁化鎳粒子進行實驗時，他發現無論混合物如何劇烈搖晃，它總會恢復到同樣優雅的甕形。 這種現象引起了物理學家的好奇，他們最終將原因追溯到異常強的磁場改變了流體的相互作用方式。 雖然這一發現目前沒有實際用途，但它開闢了軟物質科學的新領域。

“想像一下你最喜歡的義大利沙拉醬，”馬薩諸塞大學阿默斯特分校聚合物科學與工程系 Silvio O. Conte 傑出教授、該論文的資深作者之一 Thomas Russell 說道。 “它由油、水和香料組成，在將它倒進沙拉之前，要搖勻，讓所有成分混合均勻。” 在沙拉醬中，這些微小的香料顆粒説明通常無法混合的油和水暫時融合，這個過程被稱為乳化，受熱力學原理控制。

Raykh和他的同事發現，強磁化粒子可以改變熱力學定律。 圖片來源：Anthony Raykh/馬薩諸塞大學阿默斯特分校

乳化作用在廚房以外的無數技術中都扮演著至關重要的角色。 研究生安東尼·雷赫（Anthony Raykh）在實驗室里試驗一種科學版的沙拉醬，只不過他用磁化鎳粒子代替了香料。 “因為當液體中含有磁性粒子時，你可以設計出各種具有實用特性的有趣材料，”雷赫說道。 他調配好混合物，搖晃了一下——“令人驚訝的是，混合物形成了這種美麗、純淨的甕形。 ”更令人驚訝的是，無論他如何用力搖晃，它每次都能恢復到原來的形狀。

“我心想‘這是什麼玩意兒？’ 於是，我在聚合物科學與工程系的走廊里走來走去，敲開教授們的門，問他們是否知道發生了什麼事，”雷克繼續說道。 沒有人知道。 但它引起了拉塞爾和大衛·霍格蘭的注意，霍格蘭是馬薩諸塞大學阿默斯特分校聚合物科學與工程教授，也是該論文的另一位資深作者，也是一位軟材料專家。

該團隊進行了實驗，並與塔夫茨大學和雪城大學的同事合作構建了類比模型。 最終，他們共同確定，磁性，尤其是強磁性，可以解釋雷赫發現的那個難以解釋的現象。

霍格蘭說：“當仔細觀察構成水和油邊界的單個磁化鎳納米顆粒時，可以獲得關於不同形態如何組裝的極其詳細的資訊。 在這種情況下，這些顆粒的磁化強度足夠強，以至於它們的組裝會干擾熱力學定律所描述的乳化過程。 ”

通常，添加到油水混合物中的顆粒會降低兩種液體介面的張力，使它們混合。 但有趣的是，足夠強磁化的顆粒實際上會增加介面張力，使油和水之間的邊界彎曲成優美的曲線。

“當你看到一些不可能發生的事時，你就必須去調查，”拉塞爾說。

雖然他的新發現尚未得到應用，但雷赫很高興看到這種前所未見的狀態將如何影響軟物質物理領域。

新聞譯自/scitechdaily