加州大学Nature Materials：液体电子器件！

第一作者：Xun Zhao, Yihao Zhou, Yang Song

通讯作者：陈俊

通讯单位：美国加州大学洛杉矶分校

论文速览

布朗运动使微观分散的纳米粒子在铁磁流体中保持稳定，并导致磁化弛豫和抑制永磁性。本研究通过非布朗运动的磁性颗粒自组装形成三维定向和分支磁性网络结构，成功创造了一种具有高磁化、流动性和可重构性的永久性流体磁体（PFM）。

这种结构具有高矫顽力和永久磁化特性，实现了长期磁化稳定性。研究团队建立了理论模型来解释永久性流体磁体的形成标准，并制定了通用的组装指南。

此外，研究者开发了基于PFM的可注射和可回收的液体生物电子学，用于高度敏感、自供电的无线心血管监测。这些发现突出了永久性流体磁体作为超软材料在液体设备和系统中的潜力，从生物电子学到机器人技术。

图文导读

图1：传统永磁体与PFM的比较，包括PFM内部的3D ORM网络结构以及其对应的磁滞回线。

图2：PFM形成过程的理解，包括不同脉冲磁场下合成的PFM的微观结构，以及3D ORM网络结构与PFM系统铁磁性的关系。

图3：PFM的特性，包括其在外部磁场下的动态重构能力，以及PFM的流变学和稳定性。

图4：基于PFM的液体生物电子学，其在无线和最小侵入性方式下测量内部生理信号的能力。

图5：体内可注射心律失常监测的实验过程，包括PFM在动物模型中的心脏生物力学监测。

总结展望

本研究开发的永久性流体磁体（PFM）是一种新型的磁性材料，它通过非布朗磁性颗粒自组装形成稳定的3D磁性网络结构，展现出高矫顽力（约699.91 Oe）和剩余磁化（约47.06 emu g⁻¹）。

PFM不仅保持了磁性颗粒的布朗运动和胶体稳定性，还实现了可重构性和永久磁化的结合。此外，PFM的生物兼容性良好，细胞存活率高达98%，证明了其在生物医学应用中的潜力。

PFM的这种独特性质使其在传感器、机器人技术和可编程液体结构等领域具有广泛的应用前景，尤其是在水下环境中。研究PFM可能会在许多未探索的领域中解锁新自由度和流动性。

文献信息

标题：Permanent fluidic magnets for liquid bioelectronics

期刊：Nature Materials

DOI：10.1038/s41563-024-01802-6