近日，我院宋永臣教授团队在水合物相变控制及涂层防治研究方面取得进展。相关研究成果以“气体水合物晶体的自提升与自清洁（Spontaneous Lifting and Self-Cleaning of Gas Hydrate Crystals）”为题，发表在《美国化学学会•纳米》（ACS Nano）杂志封面。论文第一作者郎晨博士生，通讯作者宋永臣教授、张伦祥副教授以及爱丁堡大学Aliakbar Hassanpouryouzband研究员。

深水油气及天然气水合物开发，其输运过程面临水合物生成-固相堵塞等巨大风险，深入研究水合物的相变机理，开发先进的水合物生成防治策略和技术，对保障深水流动安全至关重要。此前，团队在中国工程院院刊主刊《Engineering》系统梳理了“水合物堵塞的表征、检测与工程应对方案（Hydrate Blockage in Subsea Oil/Gas Pipelines: Characterization, Detection, and Engineering Solutions）”。论文第一作者孟阳博士生，通讯作者宋永臣教授、张伦祥副教授。在此基础上，团队进一步在本文中提出了水合物生成堵塞的界面防控方法。

研究团队聚焦水合物相变控制理论与水合物生成抑制技术，解析了水合物在硅烷化疏水表面的形成特征，发现其成核-横向生长-径向生长过程发生后，表面氟元素的存在促使水合物晶体发生了自提升式生长，揭示了水合物晶体的生长速率、自提升高度与温度的依赖关系，为水合物相变过程调控提供了理论依据。利用自提升过程的水合物晶体具有疏松多孔结构这一特性，通过强化与硅烷化疏水表面的气体富集效应协同作用，减少了晶体与表面的接触，从而降低了其粘附力，最终实现了表面的自清洁效果。上述研究为防止深水油气管道内水合物生成与粘附，进而避免水合物堵塞，保障深水流动安全提供了技术支撑。