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水合物和冰在固体表界面粘附行为研究

天然气水合物,可燃冰,界面粘附,分子动力学模拟

了解可燃冰（天然气水合物和）固体之间的界面力学特性对于设计和制造用于防止水合物粘附的表面至关重要。本研究通过基于剪切力学分析和分子动力学模拟研究了表面润湿性、固体基质类型和温度对四氢呋喃水合物和冰的界面粘附特性的作用。结果表明，四氢呋喃水合物和冰在二氧化硅上的粘附强度随涂层成分的不同而变化，且对于所有研究的固体基材，冰的粘附强度都大于四氢呋喃水合物。特别地，和有机硅烷/硫醇/聚合物表面上的水合物附着强度与1+cosθr之间呈现的线性关系相反，涂覆有涂层的无机玻璃表面上的水合物附着强度随着 1+cosθr 的增加而加速增加，其中 θr 是固体表面的后退接触角度。此外，分子动力学模拟揭示了冰在基底上的粘附强度由准液态水层控制，而水合物的粘附强度由新形成的非常规笼形笼和准液态层控制。本项研究为固体表面的水合物粘附提供了新的见解和观点，有助于开发用于新型水合物管理的疏水合物涂层。