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我國科學家製備出“自保濕膜”

文字:[大][中][小] 手機頁麵二維碼 2016/12/21     瀏覽次數:    

記者從天津大學了解到:天津大學“國家外專千人計劃”入選者、內燃機燃燒學國家重點實驗室邁克爾蓋佛(Michael D. Guiver音譯)教授與韓國漢陽大學李永墨(Young Moo Lee音譯)教授合作成功製備出高溫低濕條件下具有高離子電導率的自保濕碳氫聚合物離子交換膜,突破了限製膜性能的科學瓶頸,為燃料電池裝置帶來了福音。相關成果已於4月28日在國際頂級學術期刊《自然》(《Nature》)上在線發表。

據介紹,這項研究成果是從仙人掌植物氣孔在白天和高溫幹燥環境中關閉從而保持內部水分的自然現象中獲得靈感的。他們圍繞離子交換膜在高溫低濕狀態下由於膜失水而導致的離子電導率大幅降低的科學難題,從納米級可調節裂縫疏水塗層進行膜表麵改性的基本理論出發,通過在膜表麵噴塗具有疏水性的納米級塗層,利用膜本身在吸水後的膨脹和失水後的收縮特性實現高保水能力。高濕度時,膜膨脹將疏水塗層撐開,形成較寬的納米級裂縫,從而保證水和離子的傳輸通道暢通,此時塗層為開放塗層,水和離子可同時在膜內部及納米裂縫中間自由傳輸;低濕度時,膜收縮將疏水塗層裂縫閉合,起到將膜內部的水封閉的作用,此時塗層為封閉塗層,納米級裂縫充當了阻止膜內部的水分進一步蒸發流失的“納米級閥門”角色。實驗證明,這種先進的設計顯著提高了離子交換膜在高溫低濕環境中的離子傳輸能力。這種方法可應用於任何離子交換膜的表麵改性,為應用在各種領域的高性能膜材料的進步將起到重要的貢獻。

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