這種奇異的形狀轉移液體彎曲了熱力學定律

一個被磁化顆粒的皮膚隔開的油和水容器，吸引了一組化學工程師意想不到的“希臘ur”形狀攪動。

“我以為'這是什麼？'，”馬薩諸塞大學阿默斯特大學的研究生安東尼·雷克（Anthony Raykh）召回，在做所有化學學生都喜歡做的事情之後，將材料與有趣的特性混合在一起，以查看會發生什麼。

“因此，我在聚合物科學和工程部門的大廳裡走來走去，敲了我的教授的門，問他們是否知道發生了什麼。”

對材料的分析表明，微小的磁珠之間的相互作用與不混溶液體之間的表面張力一起工作，將混合物拉動的方向上拉動了混合物如果不是磁性的話，通常會禁止。

雖然該發現沒有明顯的應用，但至少目前，混合物的異常形狀及其對外部磁場的反應可以為未來的研究人員和工程師提供一個新的技巧，以調整其乳液的結構特性。

石油和水不是最好的朋友。您可以將所有喜歡的東西結合在一起 - 遲早，兩者將獨立的方式轉化為不同的層，如能量的熱力學流與分子鍵的吸引和排斥所決定的那樣。

正如任何嶄露頭角的主廚都知道的那樣，有多種方法可以使脂溶性和水溶性液體混合更長一些。乳化劑，例如蛋黃中的卵磷脂，可以用作化學外交官，將材料與您最喜歡的沙拉醬一樣光滑和一致的混合物結合在一起。

皮克乳液遵循一種穩定混合物的方法，通過在兩個相之間的皮膚插入薄的皮膚，將至少一種流體分解成微小的氣泡，可以更穩定地通過另一個氣泡分散。

從技術上講，Raykh的實驗室沙拉敷料遵循了皮克乳液的規則，其中包含自來水和一個略微極性有機溶劑以及一小段磁化鎳顆粒，大約5至15微米和20納米大小。

鎳顆粒通過水分散，升至表面，以二維“皮膚”在有機溶劑的界面下方連接，就像採水乳化劑應該在水性液體和油之間進行。使混合物奶昔應導致懸浮的三種材料與蛋黃醬一樣均勻。

只是那不是發生的事情。在由液體的熱力學決定的張力下，磁性顆粒將整個混合物拉入平衡時偏斜的沙漏狀地層中。

在顯微鏡下的外觀和對所涉及的力進行建模的計算機模擬，清楚地了解了創建異常形狀所涉及的複雜混合物，從而阻止了乳化的發生。使用磁鐵，研究人員可以將邊界變形並修改骨骼形狀。

“當您非常仔細觀察形成水和油之間邊界的磁化鎳的單個納米顆粒時，您可以獲得有關不同形式如何組裝的極為詳細的信息，”說聚合物科學家戴維·霍格蘭（David Hoagland）。

“在這種情況下，顆粒被充分磁化，以至於它們的組裝干擾了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。