Eren Değerli
Moderator
Daimi manyetik ve son derece tuhaf bir sıvı üretildi
Katı bir mıknatısın manyetik özelliklerini ve bir sıvının mekanik özelliğini birleştiren ne var diye sorsak, büyük ihtimalle “hiçbir şey” diye cevap vereceksiniz. Ancak yanılıyorsunuz, çünkü mühendisler modifiye bir 3D yazıcı kullanarak böyle bir malzeme üretti.
Ferro-sıvı
Ferro-akışkan diye bir şey var elbette; ancak bu bahsettiğimiz şey farklı. Ferro-akışkandan farklı olarak, bu manyetik sıvı dış manyetik alanın yokluğunda bile manyetizmasını koruyor.
Massachusetts Üniversitesi’nden malzeme bilimci ve mühendis Tom Russell, “Bir ferro-sıvı geçici olarak manyetik olabiliyorsa bunu kalıcı olarak manyetik yapmak için ne yapabiliriz, ve katı mıknatıs gibi davranan, ancak bir sıvı gibi görünen bir malzeme yapmayı merak ettik” diyor. “Hem sıvı, hem de manyetik olan yeni bir malzeme yaptık. Hiç kimse böyle bir şeyi daha önce görmedi.” diye ekliyor.
Aslında bu malzeme ferro-sıvıya oldukça fazla benziyor. Her ikisinde de bir akışkan içine serpiştirilmiş ferromanyetik nanoparçacıklar var. Yeni manyetik sıvıda demir oksit nanoparçacıkları kullanılmış, ferro-akışkan için bu popüler bir seçim elbette; bu yüzden hiç bir sürpriz yok.
Sıvıdan 3D yazıcı yapıları
Ancak geçen sene, araştırma ekibi sıvıdan 3D yazıcı yapıları üretmek için bir teknik geliştirdi. Bu teknikte iki sıvı kullanılıyor: elastik bir film oluşturmak için nanoparçacık yüzey aktif madde ile birleşmiş silikon yağı tübüne su zerkediliyor ve su tutuklanmış oluyor.
Nanoparçacık süspansiyonu ile ilgili olarak araştırma ekibinin istediği de tam olarak buydu; çapları sadece bir milimetre olan damlacıkları basmak…
Damlacığın yüzeyinde demir oksit nanoparçacıklar sıkışık durumda bulunuyor, yağ süspansiyonu ve su damlacıkları arasındaki arayüzeyde bir kabuk oluşturuyor. Buna yüzeyler arası sıkıştırma deniyor ve bu iyi bilinen bir nanoparçacık davranışıdır. Daha sonra bu damlacıklar manyetik bobin yanına alınarak manyetik hale getiriliyor. Tıpkı ferro-akışkan gibi, demir oksit parçacıkları gayet normal bir şekilde mıknatısa doğru çekiliyor.
Araştırmacılar manyetik bobini uzaklaştırdığında sıvımız daha az normal bir hal alıyor. Ferro-akışkan manyetik alandan dışarı alındığı zaman, nanoparçacıklar kargaşaya uğruyor ve akışkan tuhaflaşıyor.
Şaşırtıcı sonuçlar
Ama Pekin Kimyasal Teknoloji Üniversitesi’nden Xubo Liu’ya göre, bu yeni akışkan ile nanoparçacıklar ahenkli bir şekilde birbirine doğru yönleniyor, tıpkı eşzamanlı hareket eden yüzücüler veya “danseden küçük damlacıklar” gibi. Bu parçacıklar manyetizmalarını korumuş görünüyor. Russell, “buna inanamadık” diyor. “Çalışmamızdan önce, insanlar daimi mıknatısların yalnızca katılardan oluşacağını düşünüyordu”.
Daha fazla incelemeden önce, araştırmacılar sıvıyı bir manyetik alana yerleştirdiği zaman nanoparçacıkların manyetik kutuplarının aynı yönde hizalandığını gördü. Manyetik alan uzaklaştırıldığı zaman, yüzey parçacıklarının sürükleneceği bir yer yoktur, çünkü bunlar birbirlerine çok yakın yerleşmiştir ve bu şekilde kalırlar.
Buradaki gizemli kısım şu; bunlar manyetikliğinin bir kısmını damlacık üzerinde serbestçe yüzen nanoparçacıklara aktarıyor. Ekip bunun nasıl olduğunu henüz çözmüş değil. Ancak bu oluyor ve bütün damlacık manyetiklik kazanıyor.
Liu, “İlginç bir deney olarak başlayan bir şey yeni bir bilim alanı oldu” diyor.
Ve daha ilginci, sıvı şekil değiştirebiliyor – silindirik, düz ve basık, küresel, tel gibi ince ve ahtapot vari daha karmaşık yapılar alabiliyor.
Buluş konusu malzeme, dış manyetik alan tarafından kontrol edilebiliyor, böylelikle yumuşak robotik, suni hücreler ve hattâ hedefli ilaç iletiminde bile olasılıklar sunuyor. Yüzen damlacıkların manyetikleşmesinin nasıl olduğunu anlamaya çalışarak bir sürü şey öğrenilebilecek.
Russell, “Bu bize bir kapı açıyor” diyor, “manyetik yumuşak madde biliminde yeni bir alan açılıyor”.
Katı bir mıknatısın manyetik özelliklerini ve bir sıvının mekanik özelliğini birleştiren ne var diye sorsak, büyük ihtimalle “hiçbir şey” diye cevap vereceksiniz. Ancak yanılıyorsunuz, çünkü mühendisler modifiye bir 3D yazıcı kullanarak böyle bir malzeme üretti.
Ferro-sıvı
Ferro-akışkan diye bir şey var elbette; ancak bu bahsettiğimiz şey farklı. Ferro-akışkandan farklı olarak, bu manyetik sıvı dış manyetik alanın yokluğunda bile manyetizmasını koruyor.
Massachusetts Üniversitesi’nden malzeme bilimci ve mühendis Tom Russell, “Bir ferro-sıvı geçici olarak manyetik olabiliyorsa bunu kalıcı olarak manyetik yapmak için ne yapabiliriz, ve katı mıknatıs gibi davranan, ancak bir sıvı gibi görünen bir malzeme yapmayı merak ettik” diyor. “Hem sıvı, hem de manyetik olan yeni bir malzeme yaptık. Hiç kimse böyle bir şeyi daha önce görmedi.” diye ekliyor.
Aslında bu malzeme ferro-sıvıya oldukça fazla benziyor. Her ikisinde de bir akışkan içine serpiştirilmiş ferromanyetik nanoparçacıklar var. Yeni manyetik sıvıda demir oksit nanoparçacıkları kullanılmış, ferro-akışkan için bu popüler bir seçim elbette; bu yüzden hiç bir sürpriz yok.
Sıvıdan 3D yazıcı yapıları
Ancak geçen sene, araştırma ekibi sıvıdan 3D yazıcı yapıları üretmek için bir teknik geliştirdi. Bu teknikte iki sıvı kullanılıyor: elastik bir film oluşturmak için nanoparçacık yüzey aktif madde ile birleşmiş silikon yağı tübüne su zerkediliyor ve su tutuklanmış oluyor.
Nanoparçacık süspansiyonu ile ilgili olarak araştırma ekibinin istediği de tam olarak buydu; çapları sadece bir milimetre olan damlacıkları basmak…
Damlacığın yüzeyinde demir oksit nanoparçacıklar sıkışık durumda bulunuyor, yağ süspansiyonu ve su damlacıkları arasındaki arayüzeyde bir kabuk oluşturuyor. Buna yüzeyler arası sıkıştırma deniyor ve bu iyi bilinen bir nanoparçacık davranışıdır. Daha sonra bu damlacıklar manyetik bobin yanına alınarak manyetik hale getiriliyor. Tıpkı ferro-akışkan gibi, demir oksit parçacıkları gayet normal bir şekilde mıknatısa doğru çekiliyor.
Araştırmacılar manyetik bobini uzaklaştırdığında sıvımız daha az normal bir hal alıyor. Ferro-akışkan manyetik alandan dışarı alındığı zaman, nanoparçacıklar kargaşaya uğruyor ve akışkan tuhaflaşıyor.
Şaşırtıcı sonuçlar
Ama Pekin Kimyasal Teknoloji Üniversitesi’nden Xubo Liu’ya göre, bu yeni akışkan ile nanoparçacıklar ahenkli bir şekilde birbirine doğru yönleniyor, tıpkı eşzamanlı hareket eden yüzücüler veya “danseden küçük damlacıklar” gibi. Bu parçacıklar manyetizmalarını korumuş görünüyor. Russell, “buna inanamadık” diyor. “Çalışmamızdan önce, insanlar daimi mıknatısların yalnızca katılardan oluşacağını düşünüyordu”.
Daha fazla incelemeden önce, araştırmacılar sıvıyı bir manyetik alana yerleştirdiği zaman nanoparçacıkların manyetik kutuplarının aynı yönde hizalandığını gördü. Manyetik alan uzaklaştırıldığı zaman, yüzey parçacıklarının sürükleneceği bir yer yoktur, çünkü bunlar birbirlerine çok yakın yerleşmiştir ve bu şekilde kalırlar.
Buradaki gizemli kısım şu; bunlar manyetikliğinin bir kısmını damlacık üzerinde serbestçe yüzen nanoparçacıklara aktarıyor. Ekip bunun nasıl olduğunu henüz çözmüş değil. Ancak bu oluyor ve bütün damlacık manyetiklik kazanıyor.
Liu, “İlginç bir deney olarak başlayan bir şey yeni bir bilim alanı oldu” diyor.
Ve daha ilginci, sıvı şekil değiştirebiliyor – silindirik, düz ve basık, küresel, tel gibi ince ve ahtapot vari daha karmaşık yapılar alabiliyor.
Buluş konusu malzeme, dış manyetik alan tarafından kontrol edilebiliyor, böylelikle yumuşak robotik, suni hücreler ve hattâ hedefli ilaç iletiminde bile olasılıklar sunuyor. Yüzen damlacıkların manyetikleşmesinin nasıl olduğunu anlamaya çalışarak bir sürü şey öğrenilebilecek.
Russell, “Bu bize bir kapı açıyor” diyor, “manyetik yumuşak madde biliminde yeni bir alan açılıyor”.
İçeriği görebilmek için Giriş yap veya üye ol.
