该项目属于物理化学中的胶体与界面化学学科，主要探索泡沫体系的演变理论。

看似小小的泡沫，蕴含着物理化学大学问，发挥着大作用。水相泡沫、油/水混相泡沫、非水相泡沫这三个不同的泡沫体系，基本上涵盖了所有的泡沫体系，在石油、石油化工、食品加工、多孔功能材料等领域都有着十分广泛的应用。随着泡沫体系组成的变化，不同泡沫体系在形成、界面结构及其稳定性等方面表现出显著差异。上述问题困扰着胶体与界面化学理论界，同时也影响着工程界的开发与应用。本项目聚焦泡沫组成体系的演变系列研究，首次提出“泡沫体系的演变理论”概念，探索随着体系连续相主体组成的变化，水相泡沫→油/水混相泡沫→非水相泡沫体系在形成、微观结构及其稳定性等方面的演变规律及其在油气开采中的应用技术基础，取得了一系列具有原创性的研究成果：

（1）提出结构化水相泡沫的力学特性及稳定机制。制备出一系列水相结构化泡沫，分别形成了胶束、液晶、凝胶、液晶凝胶以及纳米颗粒等聚集体结构，显著提高了泡沫的稳定性，所制泡沫稳定性在数小时~10个月之间，表现出优良的稳定性。基于最小能量原理和Young-Laplace方程，通过构建多相泡沫的力学平衡结构，发现泡沫结构的统计学特性，建立了泡沫薄膜流动时的微观结构演变与力学作用关系，揭示维持泡沫结构的微观力学机理，探索了泡沫剪切时的结构与力学的非线性变化规律，构建出稳定泡沫的结构化界面微观结构模型，并提出结构化的气-液界面对于泡沫体系的稳定作用机理。

（2）揭示Aphrons的本征结构。针对Sebba提出的Colloidal gas/liquid aphrons (CGA/CLA)结构的学术争议，我们通过实验和理论分析，构建出完整的CGA/CLA微观结构模型，通过在形成、界面结构、稳定性等三方面分析，指出CGA/CLA在本质上与普通泡沫/高内相乳状液没有区别，澄清了气/液，液/液分散体系长期存在的学术争议。

（3）解析原油对水相泡沫的稳定性影响机制。揭示了油相含量对于水相溶液的发泡性能具有显著影响及其规律；构建油/水混相泡沫“两级”界面微观结构模型；提出不同的油相聚集状态对于水相泡沫的稳定性有着不同的影响；首次提出油-水-气三相泡沫“两级”排液通道模型和“三段论”排液机理。剖析了原油对水相泡沫的稳定性影响机制，即假乳液膜是控制三相泡沫稳定性的决定因素。

（4）提出纳米SiO₂表面润湿性对于泡沫形成的调控机制。聚焦探索了偶联剂DMDCS用量的改变对纳米SiO₂表面改性程度的影响。实现对纳米SiO₂粒径大小及表面润湿性的调控，其粒径在10~500 nm，接触角在34.7°~155°范围内可调，揭示出改性反应的实质是水解硅烷Si-OH在nano-SiO₂表面发生的接枝缩合与其自缩聚反应的竞争效应。通过在泡沫结构中引入固相颗粒，揭示泡沫薄膜与颗粒的交互作用机理，建立了交互作用理论方程。在特定溶剂中，纳米SiO₂颗粒的发泡性能存在一最佳值；随着溶剂极性的增大，纳米SiO₂颗粒的最佳接触角增大。泡沫起泡性和稳定性与SiO₂颗粒粒径成反比关系。

（5）揭示非水相泡沫的形成机理及其界面微观结构模型。通过非水相表面活性剂聚集体结构、改性纳米颗粒实现对非水相体系的发泡性能的改善，并提出这些胶体结构对于非水相发泡性能与稳定性的影响机制。进而揭示了溶剂极性、表面张力及粘性等对非水相泡沫形成的决定性机制。提出非水相泡沫界面微观结构模型，即在油气界面，反胶束、液晶、凝胶和纳米颗粒等聚集体的形成有利于非水相发泡过程。

（6）形成4项油气开采中的泡沫体系应用技术基础理论。在泡沫体系演变理论的支撑下，结合油气田油气开采与集输等方面工程的需要，开发出4项油气开采应用技术，包括凝析油泡排技术，CO₂泡沫原位形成及转向酸化和压裂技术，SiO₂纳米流体降压增注技术，和微泡沫实现重非水相液体(DNAPL)污染土壤修复技术并形成其相应的应用基础理论。

上述研究成果揭示了油相含量的递变诱发的泡沫体系在形成机制、界面结构和稳定性机理等方面的演变规律。形成了系统的水相泡沫→油/水混相泡沫→非水相泡沫体系的演变理论。项目的研究成果不仅丰富和发展了泡沫体系基础理论，而且为泡沫体系在油气田开采中的应用技术奠定了相应的理论基础，以利于这些新技术的进一步推广应用。