Учёные открыли жидкость с памятью формы: смесь воды и масла под действием магнитных частиц никеля обошла законы термодинамики

07.04.2025 17:04:00 | iXBT.com

Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте открыли удивительное явление, которое не укладывается в привычные правила физики. Под руководством аспиранта Энтони Райха они изучали смесь воды, масла и намагниченных частиц никеля. Обычно такие компоненты — как в заправке для салата — смешиваются только при встряхивании, а затем разделяются из-за законов термодинамики. Но в этом случае всё пошло иначе: после встряхивания жидкость не просто расслаивалась, а принимала чёткую форму, похожую на изгибы древнегреческой вазы. И что самое невероятное — эта форма появлялась снова и снова, независимо от того, как сильно встряхивали смесь.

Изображение сгенерировано Kandinsky

Как это работает? В обычной ситуации частицы в смеси масла и воды помогают им соединиться, уменьшая напряжение на границе между жидкостями — это называется эмульгированием. Но здесь намагниченные частицы никеля вели себя необычно. Их сильный магнетизм не снизил, а увеличил межфазное натяжение. Вместо смешивания жидкость начала организовываться в устойчивую структуру. Магнитные наночастицы действовали как невидимый каркас, который каждый раз выстраивал смесь в одну и ту же симметричную форму. Это поведение противоречит стандартным процессам термодинамики, которые обычно управляют такими системами.

Над открытием работала команда из Департамента полимерных наук Массачусетского университета, включая профессоров Томаса Рассела и Дэвида Хоугланда, экспертов по мягким материалам. К ним присоединились учёные из Университета Тафтса и Сиракузского университета. Они провели эксперименты и создали компьютерные модели, чтобы разобраться в причинах. Выяснилось, что магнитные силы в сочетании с движением жидкости (магнито-гидродинамика) создают эффект, который «обходит» обычные правила, хотя и не нарушает их полностью.

Пока практической пользы у открытия нет, но учёные считают, что оно может пригодиться. Например, для создания материалов, которые сами собираются в нужную форму, или для изучения свойств мягкой материи.

Подробнее