由马萨诸塞大学阿默斯特分校一名物理学研究生领导的研究小组发现了一种令人惊奇的新型流体，他们称之为“形状恢复液体”。这种不同寻常的混合物似乎挑战了根植于热力学定律的长期观念。他们的研究成果发表于4月4日的《自然物理》杂志上，描述了一种由油、水和磁化粒子组成的混合物，当被摇晃时，它会不断重新形成类似于希腊古瓮优雅曲线的形状。

在用油、水和磁化镍粒子进行实验时，他发现无论混合物如何剧烈摇晃，它总会恢复到同样优雅的瓮形。这种现象引起了物理学家的好奇，他们最终将原因追溯到异常强的磁场改变了流体的相互作用方式。虽然这一发现目前没有实际用途，但它开辟了软物质科学的新领域。

“想象一下你最喜欢的意大利沙拉酱，”马萨诸塞大学阿默斯特分校聚合物科学与工程系 Silvio O. Conte 杰出教授、该论文的资深作者之一 Thomas Russell 说道。“它由油、水和香料组成，在将它倒进沙拉之前，要摇匀，让所有成分混合均匀。” 在沙拉酱中，这些微小的香料颗粒帮助通常无法混合的油和水暂时融合，这个过程被称为乳化，受热力学原理控制。

Raykh和他的同事发现，强磁化粒子可以改变热力学定律。图片来源：Anthony Raykh/马萨诸塞大学阿默斯特分校

乳化作用在厨房以外的无数技术中都扮演着至关重要的角色。研究生安东尼·雷赫（Anthony Raykh）在实验室里试验一种科学版的沙拉酱，只不过他用磁化镍粒子代替了香料。“因为当液体中含有磁性粒子时，你可以设计出各种具有实用特性的有趣材料，”雷赫说道。他调配好混合物，摇晃了一下——“令人惊讶的是，混合物形成了这种美丽、纯净的瓮形。”更令人惊讶的是，无论他如何用力摇晃，它每次都能恢复到原来的形状。

“我心想‘这是什么玩意儿？’于是，我在聚合物科学与工程系的走廊里走来走去，敲开教授们的门，问他们是否知道发生了什么事，”雷克继续说道。没有人知道。但它引起了拉塞尔和大卫·霍格兰的注意，霍格兰是马萨诸塞大学阿默斯特分校聚合物科学与工程教授，也是该论文的另一位资深作者，也是一位软材料专家。

该团队进行了实验，并与塔夫茨大学和雪城大学的同事合作构建了模拟模型。最终，他们共同确定，磁性，尤其是强磁性，可以解释雷赫发现的那个难以解释的现象。

霍格兰说：“当仔细观察构成水和油边界的单个磁化镍纳米颗粒时，可以获得关于不同形态如何组装的极其详细的信息。在这种情况下，这些颗粒的磁化强度足够强，以至于它们的组装会干扰热力学定律所描述的乳化过程。”

通常，添加到油水混合物中的颗粒会降低两种液体界面的张力，使它们混合。但有趣的是，足够强磁化的颗粒实际上会增加界面张力，使油和水之间的边界弯曲成优美的曲线。

“当你看到一些不可能发生的事时，你就必须去调查，”拉塞尔说。

虽然他的新发现尚未得到应用，但雷赫很高兴看到这种前所未见的状态将如何影响软物质物理领域。

编译自/scitechdaily