親水的案例
.》: 揭示可切換超疏/超親水智能表面抗菌抗細菌黏附性的差異和關聯(lián)
可切換超疏/超親水智能表面的抗菌和抗細菌黏附性有何差異和關聯(lián)？
利用TiO2光致親水特性，構建出了通過紫外光照/暗儲能實現(xiàn)超疏水/超親水可逆轉變的智能材料表面；研究發(fā)現(xiàn)：超疏水轉變至親水TNTs/Ti@Ag/AgCl(1)@FAS材料表面對大腸桿菌的抗菌率由82.9%上升至94.6%，對金黃色葡萄球菌的抗菌率由78.9%上升至88.4%。通過分子動力學模擬，研究了Ag+在疏/親水表面釋放的過程及差異，揭示了氟硅烷分子對水分子的排斥效應以及羥基基團的親水作用是造成Ag+在疏/親水表面釋放差異的內在原因(圖3)。研究還發(fā)現(xiàn)，超疏狀態(tài)下，復合表面展現(xiàn)出出色的疏水/疏油性和低表面黏附力，使細菌難以黏附在表面，并且表面形成的空氣層能夠阻隔細菌，在主動殺菌機制的協(xié)同作用下對大腸桿菌和金葡的抗細菌黏附率達到99.47%和98.50%。超親水狀態(tài)下，親水表面形成的水化層能起到阻隔細菌的作用，在主動殺菌機制的協(xié)同作用下，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗細菌黏附率也分別達到97.86%和90.42%。總而言之，超疏狀態(tài)智能表面展現(xiàn)出更出色的抗細菌黏附性能；超親水狀智能表面展現(xiàn)出更出色的抗菌性能。
圖3：表面潤濕性對Ag+釋放的影響
本文的作者單位為廣州大學化學化工學院，第一作者為廣州大學化學化工學院桂黎爽碩士研究生，通訊作者為導師林璟副教授和劉自力教授，其團隊成員左建良博士、王琪瑩副教授及本科生劉俊江、江文峰、封天雨、李樹立、王思桃等為該成果做出了積極的貢獻，并得到了國家自然科學基金面上(22078077)項目等項目的大力支持；
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.134103
展開 一種具有自修復功能的兩棲超親水、超親油表面材料
超親水、超親油（即“超雙親”）表面具有自清潔、防污、抗霧、使液體迅速鋪展等功能，在日常生活、醫(yī)療、工業(yè)生產等方面有著廣泛的應用。然而，目前報道的超雙親表面只能在單一介質環(huán)境下工作。例如，在干態(tài)空氣環(huán)境中具有超雙親性質的表面材料在水中往往會表現(xiàn)出超疏油性質，而不是親油性。因為這些材料一旦被水潤濕，其性能主要取決于附著在表面的液態(tài)水層。相反，在水中具有親油性質的表面在干燥狀態(tài)和空氣介質中通常表現(xiàn)為超疏水和超親油。在空氣和水介質中均具有超雙親（即“兩棲” 超雙親）性質的表面材料報道很少，其制備一直是個挑戰(zhàn)性難題。
最近，澳大利亞迪肯大學（Deakin University）林童教授團隊報道了一種簡單有效的表面處理方法，可使紡織品材料表面具有穩(wěn)定的“兩棲” 超雙親性質。該團隊采用一種表面涂層技術，將兩種分別帶有親水和親油官能團的化合物涂布于紡織品材料的表面，并進行交聯(lián)處理。經過處理的紡織品面料在空氣中表現(xiàn)為優(yōu)秀的超雙親性質，對水、油和多種有機溶劑的觸角為0°。在水中或完全被水潤濕的條件下，該面料仍然可以使油和不溶性有機溶劑在表面迅速鋪展。該涂層不僅具有良好的牢度，而且可抵御酸堿侵蝕和長時間紫外照射。不僅如此，該涂層還表現(xiàn)出了自修復功能，在被化學侵蝕破壞后，其水下超親油性能可以通過加熱恢復到原的有功能狀態(tài)。該團隊進一步證明，這種兩棲超雙親材料在油水分離方面有很大的應用潛力。無論織物在干燥還是潤濕狀態(tài)，都表現(xiàn)出了穩(wěn)定的吸油能力。
圖1：“兩棲”超雙親表面的處理過程及效果。
詳細結果已發(fā)表在近期的《Materials Horizons》（DOI: 10.1039/C8MH00898A）。文章共同第一作者為博士生符思達和周華博士，通訊作者為王紅霞博士和林童教授。
來源：高分子科學前沿
展開 如何將疏水性des轉變?yōu)?em>親水性des
我用疏水性de提取脂溶性化合物，但是我想分離開，我查了論文說疏水性des轉變?yōu)?em>親水性的可以獲得化合物，論文也說用氫氧化胺來調節(jié)，我用氨水就怎么樣都不能讓疏水性des變成親水性的，就沉淀物一直得不到 求助各位大佬們
水滴的親水性研究
水滴在表面上的不同姿態(tài)，其實是水分子間作用力、水分子與固體表面相互作用以及重力共同制衡的結果，你可以想象一下，在水滴的內部，水分子各個方向受到的分子間作用力是比較平衡的，而最表面的地方，因為固體表面成分和水分子性質的差異，所以兩邊的分子間作用力就有差別了，因此，平衡點就會變動，在不同性質的表面上，就會出現(xiàn)不同的平衡狀態(tài)。也就是所謂表面張力的體現(xiàn)。
我們來直觀地看一下圖。
接觸角（下圖中標出的這個液滴邊緣切線與界面的夾角）可以直觀地體現(xiàn)出固體表面與液體的浸潤狀態(tài)，這個角越小，說明液滴與固體表面親和力越好，越能夠鋪展開。
下圖是水在玻璃上的接觸角，它就是屬于親水的范圍。在潔凈的玻璃表面，水滴不是聚成圓圓的樣子，它攤得比較扁：
而如果是超親水表面，水還能鋪得更開（下圖右邊）：
這種表面上水膜就攤得更徹底了。
很多常見塑料則是比較疏水親油的（但也有親水的塑料），下面這個是水滴在聚甲基丙烯酸甲酯（也就是亞克力）表面：
可以看到，這一回接觸角變得比較大了，液滴顯得更圓、更“收縮”。
而超疏水表面還可以讓水滴收縮得更加極致：
表面和水特別不親和，就可以讓水滴在自身內部的分子間作用力之下回縮，甚至能縮到和表面接觸面積如此小，接觸角完全成了鈍角。超疏水表面之前其實也有不少文章講過，這樣的表面對防水很有好處，也容易保持清潔。
展開 
香港理工忻浩忠教授與深圳大學王元豐合作《AM》：仿貽貝自粘附濕整理劑助力PET織物的親水抗菌功能化
受貽貝啟發(fā)，香港理工大學和深圳大學合作，設計了一種基于陽離子-π相互作用力的新型超親水聚合物分子，無需添加高污染的紡織助劑，對PET織物產生自粘附效應，配合與PET分子的共結晶作用，極大提高了其在PET纖維上的粘附力，將疏水PET織物轉變?yōu)槌?em>親水的同時，賦予其抑菌效果，經過改性后的PET織物可以耐150次家庭洗滌。相關工作以 “Mussel-inspired design of a self-adhesive agent for durable moisture management and bacterial inhibition on PET fabric” 為題發(fā)表于材料領域國際期刊Advanced Materials上。
圖1. 新型陽離子-π水下自粘附親水劑的設計理念。
圖2. 陽離子-π親水劑的結構、作用機理及整體應用效果。
由于其強大的附著力,可通過噴涂和固化應用于PET織物的一側形成Janus織物，從而提供單向水分運輸(前向運輸能力為1115%,后向阻隔能力為-1509%)。同時，此Janus織物可有效抑制細菌的生長和入侵，并保持皮膚微生物平衡。這項工作為紡織濕整理過程中的粘合劑研究開辟道路，且有更多樣化和更智能的應用前景，如快干運動衣、防護服或空調織物。
圖3. 陽離子-π親水劑的單面應用產生的汗液單向傳輸、降溫效果和抑菌性能。
綜上所述，新型陽離子-π親水劑在處理PET織物時具有很強的粘附和內聚性能，可以給滌綸織物帶來了持久的超親水性，具有超過商用親水劑的耐洗牢度。
展開 馬格蘭尼效應下鹽分在親水織物析出過程模擬 ￥1500
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202208/bff839c8426a45e59a3105a8be24b73d.gif" alt="Untitled22.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>鹽分在傾斜板面的輸送過程</strong></p><p> 在沒有其他作用力下，傾斜面上端和下端的溫度差使得表面的液膜表面張力不同，驅動液體從高溫低表面張力的上端向低溫高表面張力的下端輸送，抑制鹽分在親水織物表面析出。</p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎合作交流</p><p><br></p>
展開 清華大學 張若兵 等：等離子體射流與表覆多孔無機污穢硅橡膠間的相互作用：表面憎水或親水？
圖6 等離子體加速遷移的效應示意圖
（2）
等離子體加速遷移與氧化作用的競爭
等離子體作用下同時存在對小分子硅氧烷的氧化作用，使硅橡膠表面趨向于親水。等離子體處理期間高嶺土層的表面憎水狀態(tài)由等離子體加速遷移（效應I）和氧化作用之間的競爭決定。若加速作用強于氧化作用，染污硅橡膠表面憎水性提高，反之表面憎水性降低。等離子體處理時染污硅橡膠表面憎水性在不同處理時間和處理區(qū)域的復雜表現(xiàn)即與此有關。等離子體處理期間污染硅橡膠憎水性變化過程如圖所示。
圖7 等離子體加速遷移與氧化作用的競爭
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結論
本文研究了等離子體射流與表覆有多孔無機污穢的硅橡膠間的作用，揭示了等離子體處理促進小分子硅氧烷遷移進而快速提高染污硅橡膠憎水性的兩種效應，以及加速遷移與氧化作用的競爭決定表面憎水還是親水。本文的研究有助于加深對等離子體與表面相互作用的理解，并為證實硅橡膠的憎水遷移機理提供了一種有趣的方法。此外，快速提高染污硅橡膠憎水性可以避免因復合絕緣子憎水性喪失引起的閃絡事故，在電力系統(tǒng)中具有廣闊的應用前景。
展開 復旦大學丁建東教授系統(tǒng)評述：基于適度兩親性嵌段共聚物的可注射性熱致水凝膠
隨溫度變化而形成物理水凝膠在生活中是常見的現(xiàn)象，然而魚凍等都是在降溫過程所形成。如能發(fā)現(xiàn)可生物降解的聚合物-水體系通過升溫而實現(xiàn)自發(fā)物理凝膠化，則在生物醫(yī)學等方面意義非凡。部分兩親性嵌段共聚物的水溶液隨溫度升高呈現(xiàn)可逆的溶膠-凝膠轉變。如果轉變溫度介于室溫和體溫之間，該類體系可以在室溫或更低溫度下與藥物或細胞混合，并可以注射；一旦注射進入體內，該體系在體溫刺激下原位物理凝膠化，自動包裹藥物或細胞，該過程不依賴于化學反應。由常見的親水性的聚乙二醇(PEG)和疏水性的可降解脂肪族聚酯(PLGA等)這些適宜用于人體的聚合物所組成的嵌段共聚物在某些嵌段長度等條件下具備上述特性，為研發(fā)新型生物醫(yī)用材料開辟了新的重要的途徑。
圖1 升溫具有溶膠-凝膠相轉變的可注射熱致凝膠化體系及其潛在醫(yī)學應用
然而，兩親性嵌段共聚物在水中形成膠束很容易理解，形成物理凝膠則不同尋常，其中蘊含著豐富的物質科學原理。
復旦大學丁建東課題組長期致力于熱致水凝膠體系的系統(tǒng)研究，揭示該體系凝膠化的內在規(guī)律。他們發(fā)現(xiàn)了聚酯-聚醚嵌段共聚物的端基效應、分子量分布效應等重要現(xiàn)象，總結了熱致水凝膠分子設計的普適規(guī)律；揭示了物理凝膠化的機理，提出了凝膠化的物理模型，并顯著擴展了可熱致凝膠化聚合物的成分范圍。他們通過自身的探索以及與醫(yī)生等相關人員的合作，進行了大量的動物實驗，探討了熱致水凝膠作為生物醫(yī)用材料的可行性，展示了該材料在術后防粘連、藥物緩釋、組織工程等領域的巨大潛力。另外，該課題組針對熱致水凝膠未來產品存在的問題進行了深入思考并提出相應解決方案，包括材料形貌、降解、滅菌、質量標準等與應用息息相關的問題，期望為熱致水凝膠材料的真正臨床應用鋪平道路。
丁建東課題組在《高分子學報》2018年第8期“祝賀江明院士80華誕”專輯發(fā)表的專論中系統(tǒng)介紹了聚乙二醇/聚酯熱致水凝膠材料目前的研究進展。
展開 四川大學宋飛教授團隊CEJ：四重仿生策略構建自發(fā)高效水汽收集表面
為此，該團隊將多種生物特性相結合，實現(xiàn)了水收集四個過程（包括提高水汽捕獲、促進微液滴融合、加速液體運輸、減少收集屏障）的協(xié)同優(yōu)化（圖1），制備了具有高水收集性能的圖案化潤滑-超親水表面。
圖1. 基于四重仿生的水汽收集全過程優(yōu)化示意圖
圖2. 超親水凸起結構的制備
作者將呼吸圖案法與噴墨打印技術相結合，制備了具有超親水規(guī)則凸起結構和穩(wěn)定潤滑區(qū)的潤滑-超親水圖案化表面（圖2）。通過對比表面潤濕性差異對水汽收集過程的影響（圖3），發(fā)現(xiàn)超親水區(qū)域可有效提升表面的水汽捕獲能力，集水效率大幅提高。
圖3. 表面潤濕性差異對水汽收集性能的影響探究
觀測水收集過程可以發(fā)現(xiàn)，相比于仿甲蟲超疏水-超親水圖案化表面，該工作中潤滑液依附超親水凸起結構形成了彎液面，產生的毛細作用力驅動捕獲的微液滴向超親水凸起區(qū)域自發(fā)運動并融合。作者還研究了超親水區(qū)域圖案類型以及分布對于水汽收集的影響，發(fā)現(xiàn)楔形形貌有利于形成連續(xù)的水輸送通道，進一步提升了對液滴的運輸速度。通過調整楔形超親水圖案的分布（圖4），作者發(fā)現(xiàn)恰當的圖案分布才有利于獲得更高水收集效率。
圖4. 超親水圖案分布對水滴脫附收集的影響探究
基于上述結果，受蕨類植物啟發(fā)，作者進一步優(yōu)化超親水圖案，制備的仿蕨圖案化表面可以自發(fā)將融合水滴向“根部”輸送（圖5），既保證了充足的超親水區(qū)域用于水汽捕獲，又有效降低了水收集屏障。
展開 能夠單向轉移傷口多余體液的敷料
傳統(tǒng)的親水性敷料能吸收部分體液，但是不可避免的在敷料和傷口界面會存在殘留體液，使傷口恢復變得緩慢甚至阻礙傷口恢復。
研究發(fā)現(xiàn)，傷口敷料表面的潤濕性通常會影響傷口周圍體液的潤濕行為。親水敷料容易被潤濕，使傷口過度水合；疏水敷料能夠阻止體液和傷口的接觸，但是也不能促進多余體液的去除。
近來研究發(fā)現(xiàn)，一些具有不對稱濕潤性的材料如具有梯度潤濕性的聚酯棉、聚氨酯/聚醋酸乙烯酯復合纖維膜等具有獨特的轉移水滴的性能。因此，對敷料表面潤濕性的控制也許能夠讓敷料具有“體液管理”的功能。
圖1 （a）將多余體液排出傷口的敷料的結構設計、（b-d）親水微米級棉質網絡和（e-g）疏水聚氨酯納米纖維的SEM照片和（h）不同紡織強度下聚氨酯納米纖維的疏水性能
醫(yī)用紗布作為一種最常用的敷料，具有較好的柔韌性、一定的網絡結構和超強的吸水性能。聚氨酯是一種具有生物相容性的疏水醫(yī)用材料，制備簡單。
中科院理化所王樹濤教授團隊在親水棉質醫(yī)用紗布表面通過靜電紡絲得到一層疏水的聚氨酯納米纖維陣列薄層，形成能夠主動將傷口處多余體液按單一方向“壓”出傷口的敷料，保持傷口與敷料界面適度的干爽性，防止傷口部位過度水合，同時促進傷口的愈合。但是在去除多余體液的過程中，仍會有一些細菌粘附在創(chuàng)面從而導致后期的感染。因此，作者還在上述敷料的基礎上引入銀納米粒子使得敷料具備一定的抗菌性能。
圖2 傳統(tǒng)親水性敷料和制備的具有不對稱潤濕性敷料的性能對比
從結果中可以看出，與傳統(tǒng)敷料相比，作者制備的具有不對稱潤濕性敷料能夠明顯保持傷口與敷料接觸界面的干爽性，以防止傷口的過度水合。
圖3 傳統(tǒng)親水敷料、具有不對稱潤濕性敷料和添加銀抗菌劑的具有不對稱潤濕性敷料的治療效果對比圖
從實驗結果也可以看出，作者制備的敷料能夠有效促進創(chuàng)傷的愈合且加入抗菌劑后能夠明顯抑制炎癥的產生。
展開 中南大學ACS Appl. Mater. Interfaces：飛秒激光加工Janus多孔膜用于水滴
圖3 不同泡沫銅的水滴運輸特性
(a)原始泡沫銅表面單個和多個水滴的運動過程；
(b)超親水泡沫銅表面單個和多個水滴的運動過程；
(c)超親水/疏水Janus泡沫銅表面單個和多個水滴的運動過程；
(d)疏水/ 超親水Janus泡沫銅表面單個和多個水滴的運動過程。
圖4 霧水收集測試與性能研究
(a)霧水收集測試系統(tǒng)示意圖；
(b)不同泡沫銅的霧水收集性能；
(c)不同孔徑PPI的霧水收集性能；
(d)不同角度的霧水收集性能。
圖5 不同泡沫銅霧水收集的行為與機理解釋
(a)原始泡沫銅霧水收集的行為與機理；
(b)超親水泡沫銅霧水收集的行為與機理；
(c)疏水/ 超親水Janus泡沫銅霧水收集的行為與機理。
【 小結】
該研究提出了一種在泡沫銅表面采用飛秒激光直寫掃描技術快速一步大面積加工微納結構的方法，所加工的Janus泡沫銅具有一面超親水一面疏水的特性，并具有水滴的定向通過與高效霧水收集的能力。該研究在干旱與內陸地區(qū)霧水收集方面具有潛在的應用價值。
展開 
記中科院蘇州納米所在納米水凝膠抗污染油水分離膜材料取得進展
圖1兩親離子性納米水凝膠接枝改性PVDF多孔膜（ZNG-g-PVDF）示意圖。
近期，為了解決膜分離材料的抗污染問題，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所靳健研究員課題組在前期工作的基礎上，設計和制備了一種磺基甜菜堿型兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜（ZNG-g-PVDF）（如圖1所示）。這一兩親離子性納米水凝膠的尺寸~50nm，這一納米級尺寸有助于納米水凝膠的快速浸潤和吸水，從而賦予了PVDF多孔膜超親水的性質。由于兩親離子性納米水凝膠同時具有水凝膠的高保水性能以及兩親離子性聚電解質的強水合能力，能夠在PVDF多孔膜的表面構筑出牢固的水合層以及近中性的表面。這一超親水的近中性表面賦予了PVDF多孔膜在水下對原油近乎零粘附的效果（如圖2所示）。此外，磺基甜菜堿型兩親離子性納米水凝膠具有優(yōu)異的抗鹽性以及耐酸堿性能，保證了兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜在不同種類的鹽溶液中以及寬泛的pH范圍內均能夠保持超親水特性以及水下超低油粘附效果。為了進一步考察這一分離膜材料的抗污染性能，研究人員通過模擬現(xiàn)實的乳化油水，利用這一兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜來分離含有表面活性劑、蛋白質以及生物有機質（NOM）的油水乳液并監(jiān)測其多次循環(huán)過程中通量的變化情況。實驗結果表明（如圖3所示），這一兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜具有優(yōu)異的綜合性抗污染能力，循環(huán)過程中通量的恢復率幾乎高達100%。這一工作所使用的親水改性策略相對溫和、簡單，為制備高效油水分離膜材料提供了新的視角。
圖2 ZNG-g-PVDF多孔膜表面浸潤性表征
圖3 ZNG-g-PVDF多孔膜分離不同乳化油水時循環(huán)通量變化結果
以上工作發(fā)表在《先進功能材料》(Adv. Funct. Mater, 2018,1804121)雜志上。
展開 寧波材料所在自抗凝透析器研究方面取得系列進展
2）膜表面抗凝分子修飾：通過膜表面多巴胺固定肝素（Journal of Membrane Science 2014, 452, 390-399）、膜表面兩性離子化（Journal of Membrane Science 2015, 475, 469-479）、表面PEG化（ACS Applied Materials & Interfaces 2015, 7, 17748-17755）、膜表面水蛭素修飾（Journal of Membrane Science 2017, 523, 505-514）改善聚乳酸微孔膜的親水性及血液相容性，揭示了膜表面親水抗蛋白吸附和類肝素抗凝分子抑制凝血瀑布效應的機理。
3）自抗凝透析器：中空纖維透析器內含超過1萬根中空纖維膜，其內徑通常小于200微米，在微米級的限域通道內實現(xiàn)親水和抗凝分子的修飾具有非常大的挑戰(zhàn)性。目前臨床用的聚砜和聚醚砜類透析器通常采用在相轉化過程中共混高分子量聚乙烯吡絡烷酮（PVP）實現(xiàn)其親水抗凝修飾，但是PVP與聚砜或聚醚砜存在相容性差異，通常易在膜表面析出形成“布丁”粒子，在透析過程中形成掛血點，并容易進入血液當中。
展開 《Nano Letters·綜述》國立東華大學黃淑娟：防污超濾膜聚苯胺：解決方案和挑戰(zhàn)
【科研摘要】
共軛聚苯胺
由于其親水性和抗菌性，簡便易行且廉價的合成程序，耐熱和耐酸性以及獨特的摻雜
/去摻雜化學性質，因此會影響水過濾膜的領域。然而，膠凝作用，其剛性骨架和聚苯胺有限的親水性嚴重地限制了其對膜的適應性及其防污性能。
最近，
國立東華大學（中國臺灣）
黃淑娟助理教授
，阿卜杜拉國王科技大學
Vincent Tung
助理教授
，加州大學洛杉磯分校
Richard B. Kaner
教授
合作在《
Nano
Letters
》上以題為
Conducting Polyaniline for Antifouling Ultrafiltration Membranes: Solutions and Challenges
發(fā)表Mini
Review。該綜述
總結了與聚苯胺相關的超濾膜的重要工作，重點介紹了
解決工藝中的工程障礙的解決方案以及在提高表面親水性（尤其是化學方面）方面的挑戰(zhàn)。作為可轉換為導電鹽的pH響應聚合物，這種經典材料應繼續(xù)在水過濾膜領域帶來非常規(guī)的發(fā)展。
【主圖導讀】
圖
1.
（a）示意圖，顯示了聚苯胺的化學結構和可逆摻雜/去摻雜工藝。（b）通過常規(guī)方法合成的附聚聚苯胺和（c）通過界面氧化方法的聚苯胺納米纖維的透射電子顯微鏡圖像。（d）示意圖和（e）圖片顯示了結垢過程和在水過濾膜上形成的濾餅。
圖
2.
（a）在聚砜-正甲基吡咯烷酮（PSF-NMP）-水系統(tǒng)中形成空隙的時間序列，其中G-NS為非溶劑，PS為聚合物溶液。
展開 研究發(fā)現(xiàn)：交聯(lián)劑長度影響AEM燃料電池性能
在燃料電池中，它可以用來發(fā)電，所產生的唯一副產品是水。然而，該技術尚未完全做好商業(yè)化準備，因為研究最廣泛的質子交換膜燃料電池存在成本高和穩(wěn)定性差問題。
相比之下，在陰離子交換膜(AEM)燃料電池中，所使用的催化劑成本更低，而且性能更好。這類電池通過聚合物電解質（由聚合物骨架和離子傳導基團組成），來循環(huán)氫氧根離子（OH-），而不是質子。提高這類電解質性能的一種方法是，通過分子側鏈將聚合物單元（物理或化學）連接在一起，也就是交聯(lián)。雖然含氧交聯(lián)劑具有親水性，可以提高AEM的穩(wěn)定性和離子導電性，但交聯(lián)劑長度能夠定義氧原子數目，其具體影響還不是很清楚。
在最近的一項研究中，仁川國立大學（Incheon National University）的科學家，制備帶有銨離子導電基團的長AEM聚合物，并利用不同長度的含環(huán)氧乙烷交聯(lián)劑，將這些分子結合在一起。他們通過大量實驗，對采用不同長度交聯(lián)劑的AEM進行性能對比，包括機械和熱性能、保水能力、氫氧根離子電導率、形態(tài)和穩(wěn)定性。
科學家們最終闡明相關機制，即交聯(lián)劑長度過長，能夠降低AEM性能。研究負責人Tae-Hyun Kim教授表示：“人們很可能認為，含氧交聯(lián)劑的親水性更高，并使離子導電性更好。然而，研究結果顯示，過多的重復氧單元，提高了所得材料的結晶度或有序度，這反而會降低親水性，并最終損害AEM的很多物理和化學性質。”
研究人員確定交聯(lián)劑的最佳長度，并在此基礎上制備AEM燃料電池，發(fā)現(xiàn)其性能明顯超過使用不含氧交聯(lián)劑的AEM。Kim教授表示：“我們得出的主要結論是，有效策略是在最佳長度交聯(lián)劑中加入環(huán)氧乙烷等高親水性分子，這將改善AEM的基本性能及其在燃料電池中的實際性能。”
展開 