Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University, hebben onlangs ongebruikelijke thermische convectie ontdekt in een uniform mengsel van vloeistoffen met hoge en lage viscositeit. Kobayashi en Kurita ontdekten dat concentratieschommelingen worden versterkt door thermische convectie wanneer de twee vloeistoffen een groot viscositeitsverschil hebben. Dergelijke mengsels zijn alomtegenwoordig in de natuur, dagelijks leven, en fabricageprocessen, b.v. mantel convectie, siroop, polymere producten. Deze resultaten beloven verder inzicht in niet-evenwichtsverschijnselen in vloeistofmengsels met een contrasterende "dikte".

Wanneer een vloeistof van onderaf wordt verwarmd, thermische convectie wordt meestal aangedreven door een dichtheidsverschil. Kobayashi en Kurita ontdekten dat immobiele gebieden tijdelijk worden gevormd tijdens thermische convectie in goed gemengde tweecomponentenvloeistoffen met een groot viscositeitsverschil. Ze onderzochten de convectiepatronen en -dynamiek met behulp van verschillende combinaties van vloeistoffen. Ze concludeerden dat het viscositeitsverschil een van de belangrijkste factoren is voor de vorming van deze statische gebieden. Dit suggereert dat het viscositeitsverschil een belangrijke rol speelt bij het niet-evenwichtsverschijnsel in vloeistofmengsels, zoals in de dynamiek van convectie in de mantel, mengprocessen in polymeeroplossingen, enzovoort.

De onderzoeksgroep van Kazuya U. Kobayashi (promovendus) en Rei Kurita (universitair hoofddocent) is gespecialiseerd in experimentele studies van thermische convectie. in 2015, ze ontdekten de vorming van een tijdelijk stilstaand domein in een gelatine-oplossing in de buurt van de sol-gel (vloeistof-vaste) overgang. In dit werk, ze identificeerden de kritische voorwaarde die nodig is voor het fenomeen met behulp van verschillende soorten vloeistof:ze concludeerden dat het stagnerende domein over het algemeen wordt gevormd wanneer het mengsel een groot viscositeitsverschil vertoont. Prof. Kurita merkt op dat "hoewel dit ongewone fenomeen alleen wordt waargenomen bij thermische convectie, het viscositeitsverschil tussen componenten zou een belangrijke rol moeten spelen in de dynamiek van vloeistofmengsels, zoals bij mantelconvectie, mengprocessen, enz." Het rapport belooft veel voor vooruitgang in ons begrip van vloeistofdynamica, aardwetenschappen, en meteorologie.

Deze studie werd ondersteund door Grants-in-Aid for Scientific Research van de Japan Society for the Promotion of Science. Het manuscript dat deze bevinding rapporteert, is online gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .