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气体水合物是气体分子和水分子作用形成的非化学计量型笼状晶体物质，外观类似冰霜，主要有I、II两种结构，它们均由大、小两种笼孔组成。理论上1立方米水合物能包容约180标方气体。
研究水合物的目的一方面是要利用水合物，主要是利用地球上的天然气水合物资源，即熟称的可燃冰，其有机碳储量超过煤和石油等矿物燃料的总和。还有就是利用水合物的笼孔结构来储存气体和分离气体混合物等。另一方面是要防治水合物带来的灾害，包括水合物可能引起的油气输送设备堵塞和全球气候变暖等。目前气体水合物已成为科学与技术研究的前沿领域之一。我国政府对此也高度重视，将其写入了中长期科技发展规划。