近日，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。