科学家们开发出石墨烯气凝胶微粒，用于高效的水净化。在《分子液体杂志》上发表文章的由阿拉温德·维贾亚拉加万教授领导的团队，位于国家石墨烯研究所（NGI），利用漩涡环效应制造了具有多种有趣形状的石墨烯三维微粒。这种效应也被用来产生烟圈，并且是保持蒲公英种子飞行的原因。这些微粒在从水中吸附污染物方面显示出异常高的效率，从而净化水源。研究人员表明，这些石墨烯微粒的形成受到各种力如粘度、表面张力、惯性和静电力之间的复杂相互作用的影响。维贾亚拉加万教授表示：“我们进行了系统性研究，以理解和解释微粒形成中涉及的各种参数和力的影响。然后，通过调整这个过程，我们开发了非常高效的用于水净化的微粒”。石墨烯氧化物（GO）是石墨烯的功能化形式，在水中形成稳定的分散体，具有许多独特性质，包括是一种液晶。单个GO片只有一个原子厚，宽度与人类头发的厚度一样。然而，为了发挥作用，它们需要组装成保持高表面积和表面化学性质的复杂三维形状。这种具有多孔结构的GO的三维组装体称为气凝胶，当充满水时称为水凝胶。研究人员使用了另一种液晶材料叫做CTAB（溴代十六烷基三甲胺盐），将GO片聚集成石墨烯氧化物水凝胶的小微粒，无需将其还原成石墨烯。通过将GO分散液以小滴的形式滴入CTAB水溶液中，实现了这一点。当GO滴液击中CTAB溶液表面时，它们的行为很类似于热烟圈击中冷空气时的情况。由于两种液体的密度和表面张力之间的差异，GO滴液会形成环状或环状壳体，控制这个过程的各种参数，研究人员制造出球形、环状（圆环）和类似水母的中间形状的微粒。最近毕业的博士生和本文的第一作者邵一臻博士表示：“我们已经制定了一个形成这些形状的通用相图，基于四个无量纲数——韦伯、雷诺、Onhesorge和韦伯数，分别代表惯性、粘性、表面张力和静电力。这可以通过改变形成参数精确地控制微粒形态。”研究人员利用高速摄影捕捉了这些微粒形状的形成和演化。作者强调了这些微粒在水净化中的重要性。博士生和本文共同作者聂凯文表示：“我们可以调节这些微粒中石墨烯片的表面化学性质，以从水中去除带正电荷或负电荷的污染物。通过适当功能化石墨烯表面，我们甚至可以去除不带电荷的污染物或重金属离子。” 继续阅读”
