东京农业科技大学 (上图)乐和-肖氏池中的粘性指进，它是两个平行板之间的一个薄间隙
(底部)各系统中完全混溶、不混溶和部分混溶界面的示意图以及粘性指进实验结果
观察到完全混溶和不混溶系统的经典粘性指进模式
令人惊讶的是，在部分可混溶的系统中，我们观察到多液滴形成模式:这是粘性指进模式的新拓扑变化
学分:永津佑一郎/大学院、坂高彦/大阪大学、米什拉/IIT·罗帕 日本东京农业技术大学、印度技术学院和日本大阪大学的国际合作团队首次发现了粘性指进(经典界面流体力学之一)的拓扑变化，这种变化是由“部分混溶性”驱动的，在这种情况下，两种液体不会完全混合，溶解度有限
这种拓扑变化源于相分离和由相分离驱动的自发运动
这种现象在具有无限溶解度的完全混合(完全可混溶)系统或没有溶解度的不混溶系统中是看不到的
研究人员在2020年6月30日的《流体力学杂志》上发表了他们的结果
当粘性较小的流体取代多孔介质中粘性较大的流体时，两种流体之间的界面变得流体动力学不稳定，并以指状变形
这种现象在技术上被称为“粘性指进(VF)”
自20世纪50年代以来，虚拟流体一直作为一个流体动力学问题进行研究
然后，现在众所周知，可以根据两种流体是完全混溶还是不混溶来对性质进行分类
粘性指进动力学有助于理解多孔介质中流体在化学过程的反应和分离中的驱替过程，以及在提高石油采收率和二氧化碳封存中的驱替过程
“长期以来，人们一直指出，部分混溶流体中的粘性指进发生在具有高压条件的地下过程中，例如采油和CO2储存
然而，这种粘性指进在过去几年里已经在理论上研究过了
永津，该论文的作者之一，东京农业科技大学化学工程系副教授
“对这种室颤的实验研究根本没有进行过
原因之一是流体力学研究人员没有使用在室温和大气压下部分混溶的实验条件
" 真空荧光实验中多液滴形成的时间演化
学分:永津佑一郎/大学院、坂高彦/大阪大学、米什拉/IIT·罗帕 研究小组成功地将系统的混溶性改变为完全混溶、不混溶和部分混溶，在室温和大气压下粘度变化很小
他们使用了由聚乙二醇、硫酸钠和水组成的双水相系统，这在同一研究小组2019年发表的论文中有所描述
这里，在部分可混溶的体系中，纯聚乙二醇溶液和纯Na2SO4溶液以有限的溶解度相互溶解，结果，该相被分离成富含聚乙二醇的相(相L)和富含Na2SO4的相(相H)
他们用这种溶液系统进行了实验，在乐和-肖氏池中，一种粘性较小的液体取代了一种粘性较大的液体，这种池是一种模拟多孔介质中流动的模型
“我们的团队发现，在两种液体部分混溶的情况下，拓扑结构会发生变化
这是粘性指进中拓扑变化的第一个例子，尽管到目前为止，已经报道了当两种流体完全混溶或不混溶时，由于各种物理化学效应导致的模式的各种变化
我们清楚地表明，这种拓扑变化源于两种流体之间发生的相分离以及由相分离驱动的自发运动，”永津解释道
“我们的研究结果推翻了60多年来在挥发性物质研究中的共识，即挥发性物质的特征分为不混溶和完全混溶两种情况，并证明了部分混溶情况的存在和重要性，这成为第三个分类类别
这将开辟一个新的涉及流体力学和化学热力学的交叉学科研究领域
此外，在多孔介质中具有部分混溶性的驱替发生在从地层采油的过程中和向地层注入CO2的过程中
因此，我们的发现有望通过利用部分混溶性为这些过程创造新的控制方法。”
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