將喝剩下的茶葉水一次性傾倒而出，往往會發現總有茶葉存留在杯壁內🪼，為此不得不再用杯子一次或多次接入自來水🧑🏿‍🎨，直至將杯中茶葉完全清除幹凈。如何用物理學原理破解這一現實問題🦹🏽？恒达平台物理科學與工程學院杜艾教授想到了愛因斯坦茶葉悖論，他通過旋轉手中的茶杯，然後快速傾倒杯身，茶葉和水被同時倒出，發現杯內無一片茶葉殘留。

日前❔，國際著名綜合類期刊《科學進展》以“愛因斯坦茶葉悖論誘導的納米粒子局域凝聚及其向金氣凝膠的轉變”為題，在線發表了恒达平台氣凝膠課題組的研究性論文🙅🏻‍♂️。這一學術成果的產生，正是源於倒茶葉水帶來的啟發。

人們通常認為，攪拌就意味著分散。杜艾表示，誕生於百年前的著名的愛因斯坦茶葉悖論告訴我們，攪動杯子裏的茶葉，茶葉並非向杯子兩側散開，而是在攪拌引起的二次流作用下🍶，聚集在如同“甜甜圈”狀的環形區域中，並在攪拌停止後聚集在杯子中心。人們大多對純流體和攜帶大尺寸顆粒流體的二次流作用比較了解🈁，但對於納米粒子在流體中具有什麽樣的效應，至今還鮮有文獻提及🤟🏻。

彼時，杜艾教授和周斌教授的博士生張澤輝正在開展高純度金氣凝膠的研究🚶🏻‍♀️🧑‍🧒‍🧒。在導師的提示下📭，他嘗試將“茶葉悖論”效應拓展到納米流體中。他模擬研究了在攪拌條件下納米粒子伴隨流體流速的運動規律，並對攪拌條件下SiO2納米顆粒分散液進行了激光散射實驗和散射光灰度值分析。該研究不僅驗證了納米流體中也存在“茶葉悖論”效應💇🏻，還發現存在攪拌器驅動所導致的局域納米粒子濃度升高、層流間納米粒子局域聚集的現象➙。“納米流體中的這種局部區域凝聚效應，非常適合用於促進低濃度膠體中粒子或分子的快速集聚。”杜艾說。

基於上述研究發現🏊🏻‍♂️，研究團隊采用簡單持續的攪拌策略🌟，便實現了高純度的單質金氣凝膠和其他金屬氣凝膠的快速製備。攪拌作用下多重的納米粒子聚集效應➕🧶，提高了納米粒子在液體局部空間中的濃度，大大促進了納米粒子間的自組裝交聯，從而加速了金屬納米粒子凝膠化的過程。

“如果采用常規的靜置沉降法製備金屬氣凝膠🥚，凝膠化的過程往往需要大約1周時間🕋。現在僅通過加以攪拌，就可將凝膠化的時間縮短到20分鐘左右👳🏿，效果非常驚人🤸🏽。”杜艾介紹道。

研究還發現🥴，加熱可以導致前驅體氯金酸溶液性質發生可逆變化8️⃣，使得氣凝膠的骨架尺寸可在10-200nm的範圍內可調控。所得的金氣凝膠具有良好的光催化降解與表面拉曼增強性能，未來在環境處理和生命科學領域具有潛在的應用前景🤌🏻。

據悉🕊，張澤輝為論文第一作者，杜艾教授和周斌教授為共同通訊作者，沈軍教授、張誌華副教授以及中南大學賈明濤教授也對文章作出貢獻👨🏿‍🔧。該研究獲得國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。

作者：吳金嬌

鏈接：http://wenhui.whb.cn/zhuzhanapp/xue/20231023/545519.html?timestamp=1698040621385