2023年10月24日，课题组文章“Molecular insights into the aggregation mechanism of montmorillonite colloid due to calcium contamination: a molecular dynamics simulation study”被粘土领域核心期刊Applied Clay Science（二区，IF=5.6）接收（Accepted），李金倍为第一作者，李振老师为通讯作者。

粘土矿物蒙脱石是膨润土的主要成分，作为石油钻井液中最重要的配浆原料，蒙脱石胶体的聚结和分散性对其吸附、增粘等功能起着决定性。地层中盐离子污染会使钻作用井液中的蒙脱石胶体颗粒聚结，导致钻井液性能恶化。目前，通过加入钻井液处理剂已经可以克服饱和浓度下的钠、钾等一价离子的影响，相反，高价离子，如钙、镁离子的影响仍难以克服。基于大量的实验数据，Schulze-Hardy 规则总结出Ca²⁺ 与 Na⁺ 的聚集值之比为 100:1.6。目前，DLVO 理论和扩散双电层模型都无法在几纳米尺度上为这一问题提供分子细节。许多实验研究形而上的将聚集模式分为edge-to-edge、edge-to-face和face-to-face三种，但由于尺度的限制，缺乏验证。而模拟方面的研究则过于理想化，大多将蒙脱石限制在假想的团聚状态，从未模拟过颗粒的自由移动。

本研究克服了以往模拟研究的局限性，引入了新的非限制模型，并提取了最接近真实状态的团聚模式。结果表明，主要的聚结模式是edge-to-edge和partial face-to-face，没有证据表明存在稳定的edge-to-face聚结状态，这澄清了该领域长期存在的模糊观点。face-to-face聚结是仅能由 Ca²⁺ 引起的独特聚结模式，这在文章中已有充分论述。这便是 Ca²⁺ 超强聚结能力的深层微观机制。

本研究充分证明了分子模拟技术在石油钻井液研究领域的重要应用价值，研究结果将为后续粘土胶体的研究及抗温抗盐钻井液处理剂的研发提供参考。