天大教授制备"自保湿膜" 从"仙人掌保水"获灵感

天津日报记者 赵晖 从仙人掌植物气孔在白天和高温干燥环境中关闭从而保持内部水分的自然现象获得灵感，天津大学“国家外专千人计划”入选者、内燃机燃烧学国家重点实验室迈克尔盖佛（Michael D. Guiver音译）教授和他的合作者成功制备出高温低湿条件下具有高离子电导率的自保湿碳氢聚合物离子交换膜。相关成果已于2016年4月28日在国际顶级学术期刊《自然》（《Nature》）第532卷上在线发表，迈克尔为共同通讯作者。

这篇题为“纳米级裂缝可调节的自增湿膜”的研究论文是迈克尔教授与韩国汉阳大学李永墨（Young Moo Lee音译）教授合作完成的。研究围绕离子交换膜在高温低湿状态下由于膜失水而导致的离子电导率大幅降低的科学难题，从纳米级可调节裂缝疏水涂层进行膜表面改性的基本理论出发，成功制备了高温低湿条件下具有高离子电导率的自保湿碳氢聚合物离子交换膜。

研究通过在膜表面喷涂具有疏水性的纳米级涂层，利用膜本身在吸水后的膨胀和失水后的收缩特性实现高保水能力。高湿度时，膜膨胀将疏水涂层撑开，形成较宽的纳米级裂缝，从而保证水和离子的传输通道畅通，此时涂层为开放涂层，水和离子可同时在膜内部及纳米裂缝中间自由传输；低湿度时，膜收缩将疏水涂层裂缝闭合，起到将膜内部的水封闭的作用，此时涂层为封闭涂层，纳米级裂缝充当了阻止膜内部的水分进一步蒸发流失的“纳米级阀门”角色。实验证明，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。

这种巧妙的膜表面改性设计理念得到了国际著名学者的广泛关注和好评。专家们指出，该“有裂缝的涂层防止膜在低湿干燥条件下的失水——是需要保湿膜的燃料电池装置的福音”。

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文章来源：http://news.72177.com/2016/0505/3209682.shtml