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记者从天津大学获悉，天津大学“千人计划”获得者、发动机燃烧国家重点实验室的迈克尔·吉弗教授和韩国汉阳大学的杨木利教授成功制备了一种在高温低湿条件下具有高离子电导率的自增湿烃类聚合物离子交换膜，突破了限制膜性能的科学瓶颈，给燃料电池器件带来了福音。相关结果于4月28日发表在国际顶级学术期刊《自然》的网上。
据报道，这一研究结果受到了仙人掌植物气孔在白天关闭的自然现象的启发，并在高温干燥的环境中保持内部水分。围绕离子交换膜在高温低湿条件下因膜脱水而导致离子电导率大幅降低的科学问题，从纳米尺度可调裂缝疏水涂层用于膜表面改性的基本理论出发，利用膜本身吸水脱水后的膨胀收缩特性，在膜表面喷涂疏水纳米尺度涂层，实现高保水能力。当湿度较高时，薄膜膨胀，使疏水涂层膨胀，形成更宽的纳米级裂纹，从而保证水和离子的传输通道畅通。此时，涂层是开放的涂层，水和离子可以在膜中和纳米裂纹中间自由传输。当湿度较低时，薄膜的收缩会封闭疏水涂层中的裂缝，从而将水密封在薄膜内部。此时，涂层是封闭的涂层，纳米尺度的裂缝起到“纳米尺度阀门”的作用，防止薄膜内部的水进一步蒸发和流失。实验表明，这种先进的设计显著提高了离子交换膜在高温低湿环境中的离子传输能力。该方法可应用于任何离子交换膜的表面改性，并将为高性能膜材料在各个领域的应用做出重要贡献。
