近日，大连理工大学教授宋永臣、副教授张伦祥团队在油-水界面微观传质研究方面取得进展。研究团队系统研究了油-水界面分子定向传输规律及其主控机理，实现了不相溶液体中的分子定向传输，为多相界面分子传质机制研究提供了新的见解。相关成果发表在《自然-通讯》。

探明不相溶液体界面分子传输规律，是多相传质机理研究的核心问题之一，对油气输送、先进制造、生物制药和空间技术等领域具有重要意义。以深水油气多相混输体系界面传质研究为例，传统认为油-气-水三相共存时，气体分子穿过油-气界面向油-水界面扩散传质，最终在油-水界面及水相中生成水合物固相堵塞。然而，在油-气界面处，往往发生气体分子与水分子相结合的水合物生成异常，水分子穿过油-水界面向气相传质的动态规律与主控机制亟待解明。

本研究中，团队证明了非稳态温度场产生了油、水两相内界面张力-密度的非线性梯度场，进而诱发了环状马兰戈尼自然对流，主导了相界面油、水分子的反向运动摩擦。团队建立了气-油-水双界面穿透/反射的和频光谱原位表征方法，发现了油-水界面处水分子的弱氢键作用及羟基振动特征。因此，在马兰戈尼自然对流作用下，弱氢键水分子穿过油-水界面向油相动态入侵，在油相中成簇团聚为稳定的纳米乳液分散体系。非稳态温度场导致的油-水体系平衡偏离程度控制了马兰戈尼自然对流强度，决定了水分子入侵数量及纳米乳液直径，最终诱发油-气界面水合物生成异常。

该研究有望在油气输送、先进制造、生物制药和空间技术等研究领域发挥重要作用。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60930-y