搅拌可以使物质均匀地分散在液体中。爱因斯坦的茶叶悖论是一个概念，它展示了茶叶如何通过搅拌过程中的二次流动效应浓缩成甜甜圈形状。在《科学进展》杂志上发表的一项新研究中，张泽辉及其中国物理学和工程学同事证明了爱因斯坦茶叶佯谬（缩写为ETLP）会引起纳米流体的浓度。
 
利用爱因斯坦的茶叶悖论研究纳米流体
他们通过模拟搅拌下的纳米粒子轨迹来实现这一点，以获得搅拌和静置过程中纳米流体的灰度分析。该团队应用局部浓缩来实现金纳米颗粒的超快聚集，形成金气凝胶。他们将金气凝胶从大约10纳米调整到200纳米，并开发了一种纯度和结晶度极高的成分，以揭示在光催化和表面增强拉曼散射中的潜在应用。
 
爱因斯坦的茶叶悖论
1926年，阿尔伯特·爱因斯坦在搅拌茶时描述了一个简单的实验观察，茶叶沿着螺旋轨迹朝杯子的中心移动。因此，由于二次流而在搅拌下茶叶的聚集对于收集分散系统中的微米级颗粒是有用的。由于稳定性较好的纳米颗粒通常会因布朗运动而与流体一起运动，因此在爱因斯坦的茶叶佯谬中，流速悖论引发层流，驱动细流内胶体纳米颗粒的局部浓缩或聚集。
 
材料科学家专注于金等金属气凝胶在催化、吸收和设备生物相容性应用以及电化学方面的应用。通常，可以使用三种主要途径来制备金属气凝胶。在这项工作中，张和同事展示了金纳米粒子的局部聚集和金气凝胶微观结构的调控。爱因斯坦的茶叶悖论引起的金属颗粒的局部聚集为其他类型的凝胶或气凝胶的生产铺平了道路。
 
演示纳米领域的协议
科学家们通过使用COMSOLMultiphysics软件重现搅拌下纳米颗粒在层流中的运动，研究了纳米颗粒分布与纳米流体中流速之间的关系。他们在搅拌500秒后监测纳米粒子的轨迹，其中中间的纳米粒子移动速度更快，轨迹更长。纳米粒子在高速区域的高运动频率和振幅促进了纳米粒子的相遇，使它们更加集中或交联。
 
根据结果​​，张和团队假设纳米流体中纳米粒子的运动遵循ETLP（爱因斯坦茶叶悖论）定律。为了在纳米尺度上演示ETLP定律，研究小组将50nm球形二氧化硅纳米粒子作为纳米流体分散在去离子水中。纳米颗粒在纳米流体中表现出宏观ETLP和局部浓度效应。
 
 
开发气态气凝胶
研究小组通过爱因斯坦的茶叶悖论过程减少金离子簇，制备了局部聚集的金凝胶。他们与金簇形成氯金酸（HAuCl4）溶液，并在室温或热光源下干燥成分以进行透射电子显微镜观察。
 
在光加热下，颗粒聚集成簇，研究小组通过测量和分析进一步观察到这些簇。其中包括在加热和冷却过程中测量的金溶液的电导率和pH值。通过调节前驱体溶液的温度，研究人员在20分钟内通过搅拌制备了三个金气凝胶样品。然而，在不搅拌的情况下，即使在80°C24小时后，金溶液中也没有明显的凝胶形成。
 
金纳米颗粒的表征及应用
张和同事利用小角X射线散射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析了气凝胶的骨架微观结构。气凝胶中金颗粒的尺寸明显不同。
 
科学家们利用X射线光电子能谱检测了三个样品的元素组成。除了来自污染源的碳之外，他们在气凝胶的成分中只观察到金。该制备过程具有显着的保时性，形成的金气凝胶具有大范围的微观结构尺寸和高纯度。
 
外表
通过这种方式，张泽辉和团队证实了爱因斯坦的青叶佯谬（ETLP）适用于具有意想不到的局部聚集效应的纳米流体，只需搅拌即可形成金气凝胶。
 
科学家们通过调节氯金酸的温度构建了不同大小的金离子簇。他们完成了ETLP驱动的聚集效应和二氧化碳干燥的实验，以开发具有不同骨架尺寸的气凝胶，并能够以类似方式制备未来的气凝胶。