随着经济快速发展,石油天然气的需求与日俱增,对油气管道的高效运输提出更高要求。但石油天然气开采运输过程中易形成水合物造成管道堵塞,造成巨大经济损失,因此寻找一种防水合物堵塞管道的方法意义重大。传统的防水合物堵管的方法,如绝热法等物理法和添加热力学抑制剂等化学法,因存在设备以及流程复杂、成本高、安全性低、适用性和通用性不强等缺点,难以满足防水合物堵塞管道的实际应用需求。超疏水表面由于其低粘附性而在液体运输中具有巨大的潜力,但是超疏水表面能促进水合物成核,从而限制其在油气运输中的应用。因此研究既能抑制水合物成核又能防止水合物在管壁粘附的超疏水表面成为解决油气管道中的水合物阻塞问题的重大挑战。为了寻找一种能抑制水合物成核的超疏水界面材料制备方法,本文先通过分子动力学模拟方法,探讨了镍基底上含有亲水基团的有机链段（亲水链段）的界面材料对水合物成核的影响。分子动力学模拟研究发现,与纯镍界面材料相比,含亲水基团的界面材料可以很好的抑制水合物成核。其原因在于有机链段中引入的亲水基团能够扰乱水分子有序排布、与水分子形成氢键、降低水分子与水分子氢键作用以及降低水合物笼稳定性。研究中,采用实验研究与计算模拟相结合的方法,证明了分子动力学模拟研究的可靠性。研究结果表明,在界面材料表面引入亲水基团是一种可行的抑制水合物成核的界面材料构建方法。基于上述研究,将羟基引入到POSS基超疏水树脂体系,并与疏水二氧化硅混合,构建了抑制水合物成核的含羟基超疏水涂层。分子动力学模拟研究发现,与不含羟基超疏水涂层相比,含羟基超疏水涂层可以扰乱水分子有序排布,减少水合物笼的形成,优先与水分子形成大量氢键,减少水分子与水分子形成氢键以及降低这类氢键的寿命,从而抑制水合物成核。实验研究也进一步证实,含羟基超疏水涂层既能抑制水合物成核,又能防水合物粘附,验证了模拟研究的可靠性。研究成果可以很好地为超疏水涂层在防水合物堵塞管道方面的应用提供理论指导。