春秋時期,人們就發(fā)現(xiàn)了天然磁鐵礦石吸鐵的性質(zhì)?,F(xiàn)在,人們利用這些磁鐵礦石、鋼或某些合金及人工合成材料,根據(jù)需要制成各種形狀的磁體。
我們都知道,鐵、鈷、鎳等物質(zhì)是可以被磁體吸引的,但有的物質(zhì)卻擁有抗磁性??勾判允窃谕獯艌龅淖饔孟?,原子系統(tǒng)獲得與外磁場方向反向的磁矩的現(xiàn)象。
大家有沒有想過,咱們生活中常見的水是被磁鐵吸引還是排斥呢?
事實上,水是不會被磁鐵吸引的。水表現(xiàn)出抗磁性,但水的抗磁性非常微弱,常規(guī)實驗觀察不到其抗磁現(xiàn)象。而如果在強磁場作用范圍內(nèi),水面將產(chǎn)生凹陷。當我們將輕小物體放在水面凹陷處時,輕小物體在自身重力和水面浮力作用下受力不平衡,產(chǎn)生運動的趨勢。
那抗磁性材料在生活中有什么應(yīng)用呢?
抗磁性物質(zhì)包括惰性氣體、部分有機化合物、部分金屬和非金屬等。比如抗磁性的超導(dǎo)體材料便是其中一種。超導(dǎo)體材料在實驗中導(dǎo)體電阻的測量值低于10-25Ω(歐姆),可以視為零電阻,而且因為其擁有完全抗磁性,所以超導(dǎo)體在傳輸過程中幾乎沒有能量耗損,還能在每平方厘米上承載更強的電流。而一般常規(guī)材料在導(dǎo)電過程中都會消耗大量能量。
正如超導(dǎo)磁懸浮列車。它便是利用超導(dǎo)材料的抗磁性,將超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體的上方,由于磁體的磁力線不能穿過超導(dǎo)體,磁體和超導(dǎo)體之間會產(chǎn)生排斥力,使得超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應(yīng),可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車。
此外,研究人員借鑒引入順磁性介質(zhì)可增強抗磁力作用,從而驅(qū)使抗磁性物質(zhì)移動到局部磁場最弱區(qū)域的磁阿基米德效應(yīng),構(gòu)建出形狀可控的人工組織,為研究多細胞生物的進化提供了寶貴模型。構(gòu)建體外人工組織并賦予其生命活力,有望向制備可臨床移植的人造器官邁出一大步。
當然,抗磁性的應(yīng)用還有很多,這里就不一一舉例了,大家感興趣的話可以去多加研究發(fā)掘。
本文由山東省威海市鳳林學(xué)校二級教師劉歡進行科學(xué)性把關(guān)。