近日，大連理工大學能源與動力學院宋永臣教授團隊在水合物相變控制及涂層防治研究方面取得重要進展。相關研究成果以“氣體水合物晶體的自提升與自清潔”（Spontaneous Lifting and Self-Cleaning of Gas Hydrate Crystals）為題，發表在《美國化學學會?納米》（ACS Nano）雜志封面。大連理工大學博士生郎晨為第一作者，宋永臣教授、張倫祥副教授以及愛丁堡大學Aliakbar Hassanpouryouzband研究員為共同通訊作者。
深水油氣及天然氣水合物開發，其輸運過程面臨水合物生成—固相堵塞等巨大風險，深入研究水合物的相變機理，開發先進的水合物生成防治策略和技術，對保障深水流動安全至關重要。此前，團隊在中國工程院院刊主刊《工程（英文）》（Engineering）上系統梳理了“水合物堵塞的表征、檢測與工程應對方案”（Hydrate Blockage in Subsea Oil/Gas Pipelines: Characterization, Detection, and Engineering Solutions）。大連理工大學博士生孟陽為論文第一作者，宋永臣教授、張倫祥副教授為共同通訊作者。在此基礎上，團隊進一步在本研究中提出了水合物生成堵塞的界面防控方法。
研究團隊聚焦水合物相變控制理論與水合物生成抑制技術，解析了水合物在硅烷化疏水表面的形成特征，發現其成核—橫向生長—徑向生長過程發生后，表面氟元素的存在促使水合物晶體發生了自提升式生長，揭示了水合物晶體的生長速率、自提升高度與溫度的依賴關系，為水合物相變過程調控提供了理論依據。利用自提升過程的水合物晶體具有疏松多孔結構這一特性，通過強化與硅烷化疏水表面的氣體富集效應協同作用，減少了晶體與表面的接觸，從而降低了其粘附力，最終實現了表面的自清潔效果。
上述研究為防止深水油氣管道內水合物生成與粘附，進而避免水合物堵塞，保障深水流動安全提供了技術支撐。（來源：能源與動力學院 編輯：崔峻菁 常思萌）
