Nature：納米縫隙控製FC膜潤濕性

在zai質zhi子zi交jiao換huan燃ran料liao電dian池chi膜mo和he可ke逆ni電dian滲shen析xi等deng領ling域yu，對dui聚ju合he物wu膜mo的de含han水shui量liang控kong製zhi是shi一yi個ge重zhong要yao的de研yan究jiu方fang向xiang。外wai部bu的de熱re量liang和he水shui量liang控kong製zhi係xi統tong使shi得de整zheng個ge體ti係xi的de質zhi量liang和he體ti積ji都dou有you所suo增zeng加jia，通tong過guo研yan究jiu聚ju合he物wu膜mo的de持chi水shui量liang以yi及ji維wei持chi離li子zi傳chuan輸shu性xing能neng的de機ji理li
，來lai減jian少shao質zhi量liang和he體ti積ji的de增zeng加jia，顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。 　以yi質zhi子zi交jiao換huan燃ran料liao電dian池chi來lai說shuo
，聚ju合he物wu膜mo的de持chi水shui量liang對dui於yu水shui合he離li子zi的de傳chuan輸shu性xing能neng起qi到dao了le關guan鍵jian作zuo用yong。電dian化hua學xue反fan應ying產chan生sheng的de水shui將jiang會hui使shi得de聚ju合he物wu膜mo發fa生sheng自zi潤run濕shi，然ran而er，在zai較jiao高gao溫wen度du和he幹gan燥zao情qing況kuang下xia，聚ju合he物wu膜mo會hui長chang生sheng較jiao大da的de水shui量liang損sun失shi，從cong而er影ying響xiang離li子zi交jiao換huan的de性xing能neng。

　　圖1. 受濕度響應的離子交換膜

　　有鑒於此，Park等人報道了一種全新的解決方案，不需要依賴外部係統就可以實現對水量的控製。研究人員利用等離子體處理的BPSH疏(shu)水(shui)塗(tu)層(ceng)表(biao)麵(mian)的(de)納(na)米(mi)縫(feng)隙(xi)就(jiu)能(neng)夠(gou)控(kong)製(zhi)聚(ju)合(he)物(wu)膜(mo)的(de)持(chi)水(shui)量(liang)。在(zai)較(jiao)低(di)溫(wen)度(du)和(he)較(jiao)大(da)濕(shi)度(du)時(shi)，納(na)米(mi)縫(feng)隙(xi)保(bao)持(chi)開(kai)放(fang)狀(zhuang)態(tai)
，在(zai)高(gao)溫(wen)和(he)幹(gan)燥(zao)情(qing)況(kuang)下(xia)會(hui)縮(suo)小(xiao)，納(na)米(mi)縫(feng)隙(xi)優(you)惠(hui)保(bao)持(chi)關(guan)閉(bi)狀(zhuang)態(tai)。這(zhe)些(xie)納(na)米(mi)縫(feng)隙(xi)就(jiu)像(xiang)閥(fa)門(men)一(yi)樣(yang)，能(neng)開(kai)能(neng)關(guan)，起(qi)到(dao)了(le)控(kong)製(zhi)水(shui)在(zai)聚(ju)合(he)物(wu)膜(mo)上(shang)的(de)吸(xi)附(fu)
，以(yi)維(wei)持(chi)離(li)子(zi)的(de)傳(chuan)導(dao)性(xing)。這(zhe)種(zhong)帶(dai)有(you)納(na)米(mi)縫(feng)隙(xi)疏(shu)水(shui)塗(tu)層(ceng)的(de)碳(tan)氫(qing)化(hua)合(he)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)膜(mo)在(zai)適(shi)當(dang)溫(wen)度(du)下(xia)操(cao)作(zuo)時(shi)，電(dian)化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)得(de)到(dao)較(jiao)大(da)提(ti)高(gao)；同時，帶有這種塗層的可逆電滲析膜也表現出更好的離子選擇性和較低的阻力。

　　圖2. 自濕潤的納米縫隙疏水膜

　　圖3. 等子離子體聚合示意圖

　　圖4. 自濕潤的納米縫隙疏水膜對燃料電池和可逆電滲析離子交換性能的影響