ของเหลวที่เปลี่ยนรูปร่างที่แปลกประหลาดนี้ก้มกฏหมายของอุณหพลศาสตร์

ภาชนะบรรจุน้ำมันและน้ำที่คั่นด้วยผิวบาง ๆ ของอนุภาคแม่เหล็กทำให้ทีมวิศวกรเคมีที่สนใจโดยการรับรูปร่าง 'Grecian Urn' ที่ไม่คาดคิดเมื่อปั่นป่วน

"ฉันคิดว่า 'นี่คืออะไร?'," นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Anthony Raykh จากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์แอมเฮิร์สต์ที่ได้รับการระลึกถึงหลังจากทำสิ่งที่นักเรียนเคมีทุกคนชอบทำผสมวัสดุที่มีคุณสมบัติที่น่าสนใจเพียงเพื่อดูว่าจะเกิดอะไรขึ้น

"ดังนั้นฉันเดินขึ้นและลงห้องโถงของแผนกวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมพอลิเมอร์และเคาะประตูอาจารย์ของฉันถามพวกเขาว่าพวกเขารู้ว่าเกิดอะไรขึ้น"

การวิเคราะห์วัสดุพบว่าการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างลูกปัดแม่เหล็กขนาดเล็กทำงานร่วมกับแรงตึงผิวระหว่างของเหลวที่ไม่สามารถต้านทานได้ดึงส่วนผสมในทิศทางที่โดยปกติจะห้ามถ้าไม่ได้สัมผัสกับแม่เหล็ก

ในขณะที่การค้นพบไม่มีแอปพลิเคชันที่ชัดเจนอย่างน้อยในปัจจุบันรูปร่างที่ผิดปกติของส่วนผสมและการตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กภายนอกสามารถให้นักวิจัยและวิศวกรในอนาคตได้ด้วยเคล็ดลับใหม่ในการปรับแต่งคุณสมบัติโครงสร้างของอิมัลชัน

น้ำมันและน้ำไม่ใช่เพื่อนที่ดีที่สุด คุณสามารถรวมและเขย่าสิ่งที่คุณชอบไม่ช้าก็เร็วทั้งสองจะแยกทางกันและปฏิรูปเป็นเลเยอร์ที่แตกต่างกันตามที่กำหนดโดยการไหลของพลังงานทางอุณหพลศาสตร์ของพลังงานเมื่อเทียบกับแรงดึงดูดและแรงผลักดันของพันธะโมเลกุล

ตามที่เชฟมาสเตอร์รุ่นใดรู้มีวิธีที่จะทำให้ของเหลวที่ละลายในไขมันและน้ำละลายได้ผสมกันอีกเล็กน้อยอิมัลชันเช่นเลซิตินในไข่แดงสามารถทำหน้าที่เป็นนักการทูตสารเคมีเพื่อผูกวัสดุเข้ากับส่วนผสมให้เรียบเนียนและสอดคล้องกับน้ำสลัดที่คุณชื่นชอบ

อิมัลชันพิกเคอริงทำตามวิธีการผสมที่มีเสถียรภาพโดยการใส่ผิวบาง ๆ ระหว่างสองเฟสทำให้ของเหลวอย่างน้อยหนึ่งของของเหลวเป็นฟองเล็ก ๆ ที่สามารถกระจายอย่างต่อเนื่องได้อย่างต่อเนื่อง

ในทางเทคนิคแล้วการแต่งตัวสลัดในห้องปฏิบัติการของ Raykh เป็นไปตามกฎของการเป็นอิมัลชั่นพิกเคอริงที่มีน้ำประปาและกตัวทำละลายอินทรีย์ขั้วโลกเล็กน้อยเช่นเดียวกับอนุภาคนิกเกิลที่มีแม่เหล็กประมาณ 5 ถึง 15ไมโครมิเตอร์และนาโนเมตร 20ในขนาด.

กระจายไปทั่วน้ำอนุภาคนิกเกิลลอยขึ้นสู่พื้นผิวเพื่อเชื่อมต่อเป็น 'ผิวหนัง' สองมิติใต้ส่วนต่อประสานของตัวทำละลายอินทรีย์มากเท่ากับอิมัลซิไฟเออร์พิกเคอริงควรทำระหว่างของเหลวและน้ำมัน การให้ส่วนผสมการสั่นควรส่งผลให้มีการระงับวัสดุทั้งสามเป็นเนื้อเดียวกันเหมือนมายองเนส

นั่นไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้น อนุภาคแม่เหล็กถูกดึงเข้าไปในเว็บที่แตกแขนงภายใต้ความตึงเครียดที่กำหนดโดยอุณหพลศาสตร์ของของเหลวดึงส่วนผสมทั้งหมดเข้าสู่การก่อตัวของนาฬิกาทรายที่ไม่สมดุลที่สมดุล

รูปลักษณ์ใต้กล้องจุลทรรศน์และการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ซึ่งเป็นแบบจำลองแรงที่เกี่ยวข้องให้ภาพที่ชัดเจนของการผสมผสานที่ซับซ้อนของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องในการสร้างรูปร่างที่ผิดปกติซึ่งป้องกันอิมัลซิไฟเออร์ที่เกิดขึ้น ด้วยการใช้แม่เหล็กนักวิจัยสามารถทำให้ขอบเขตและปรับเปลี่ยนรูปร่างโกศ

"เมื่อคุณมองอย่างใกล้ชิดกับอนุภาคนาโนแต่ละตัวของนิกเกิลแม่เหล็กซึ่งเป็นขอบเขตระหว่างน้ำและน้ำมันคุณจะได้รับข้อมูลรายละเอียดอย่างมากเกี่ยวกับวิธีการประกอบรูปแบบที่แตกต่างกัน"บอกว่านักวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ David Hoagland

"ในกรณีนี้อนุภาคจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กอย่างมากพอที่การประกอบของพวกเขาจะรบกวนกระบวนการของอิมัลซิไฟเออร์ซึ่งกฎของอุณหพลศาสตร์อธิบาย"

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในฟิสิกส์ธรรมชาติ-