在管道运输过程中，常常会在管道内形成水合物导致堵塞。管道涂层作为一种防治水合物新型手段被广泛研究。大多数涂层在恶劣条件下耐久性较低，如油污或盐腐蚀环境，导致表面化学发生显著变化，抗水合物性能大幅下降。考虑到对多种液体的强烈排斥性，两性涂层被定义为超疏水性和疏油性，具有超强抗湿性能，在多种环境中，它有望成为耐用抗水合物的候选材料。然而，据我们所知，关于使用两性涂层进行抗水合物的相关研究尚未报告。

 针对这一挑战，华南理工大学化学与化工学院王燕鸿、樊栓狮团队提出创新思路，基于桑树状ZSM-5构建了多功能两性PF/ZSM-5防水合物涂层。图1c 显示了 PF/ZSM-5 涂层的 SEM 图像。高氟化的F/ZSM-5纳米颗粒在PES固化过程中倾向于结合并形成大量微空隙，这为PF/ZSM-5涂层提供了微纳米层级结构。如图1d，e，PF/ZSM-5涂层可以排斥水、食用油、液态石蜡、真空泵油、正己甘和原油。上述液体的接触角分别为162°、151°、155°、150°、152°和148°，而滑动角分别为2°、4°、2.5°、5°、6°和7.5°，这证实了PF/ZSM-5涂层具有疏水疏油性。

图1（a）制备的ZSM-5和F/ZSM-5的FTIR光谱（b）F/ZSM-5粉末和（c）PF/ZSM-5涂层的SEM图像（d）PF/ZSM-5涂层对不同液滴排斥效果的照片（e） PF/ZSM-5涂层在不同液滴表面张力下的接触角和滑动角（f）液体射流对PF/ZSM-5表面的影响。

在PF/ZSM-5涂层上，可以从（g）水和（h）n-六烯烷液滴的照片中反弹

 铜板表面的金属光泽在浸入泥水中后消失，许多粘土颗粒和水因表面亲水性附着在铜表面。相比之下，PF/ZSM-5涂层浸渍后表面几乎保持不变。在TBAB溶液（30 wt%）中测试了带有PF/ZSM-5涂层的铜基底的稳定性。如图3c，PF/ZSM-5涂层的水接触角在浸泡300天后从162°降至154°。然而，它仍然大于150°，满足超疏水性的要求。

图 2. X80（a）、CeO2/pDA@X80 涂层（b）在空气中的水接触角以及在环戊烷中对应的水接触角（c - d）

 如图2所示，铜表面与TBAB水合物之间的平均附着力显著于97.2 mN/m，超出了MMF装置的测试范围。PF/ZSM-5涂层与TBAB水合物之间的附着力仅为0.1 mN/m，相比裸铜基材降低了99.9%以上。涂层水合物附着力与水合/脱水循环之间的关系在图3b。GF-2200的水合物附着力随着测试周期的增加而增强，经过17次水合/脱水循环后完全失去性能。对于PF/ZSM-5涂层，水合物的附着力在20次水合/脱水循环内几乎保持不变。此外，PF/ZSM-5涂层在原油中浸泡20天、TBAB溶液浸泡300天后，仍保持超低界面粘附水合物

图3（a）TBAB水合物在Cu、GF-2200和PF/ZSM-5涂层表面的原位粘附工艺（b） GF-2200和PF/ZSM-5涂层表面水合物

附着力随测试循环次数的变化（c） 初始样品、样品浸泡于原油20天和浸泡在TBAB溶液中300天的水合物附着力

 相关工作成果近日以 “Multifunctional Amphiphobic Coating toward Ultralow Interfacial Adhesion of Hydrates”为题发表在化工领域国际期刊《Langmuir》。文章通讯作者为华南理工大学化学与化工学院樊栓狮教授和李刚教授，第一作者为华南理工大学化学与化工学院博士生张文娟，论文作者还包括化学与化工学院王燕鸿副研究员、郎雪梅副研究员。该研究得到了中国国家自然科学基金会（21736005和51876069）、广东省自然科学基金会（2021A1515010201）以及111工程（B20003）的资助。