拉伸 Nafion 的结构与电导率之间的相关性

我们使用粗粒化模拟方法研究了拉伸诱导的结构取向对类 Nafion 聚电解质膜质子电导率的影响。关于离子聚合物形态的最新实验数据将 Nafion 描述为由聚合物主链形成的 elongated objects 聚集并嵌入连续离子介质中。对铸膜 Nafion 薄膜进行单轴拉伸会导致这些物体在拉伸方向上产生优先取向。我们对湿润 Nafion 的模拟表明，这对质子电导率有显著影响：沿拉伸方向的电导率增强，而垂直于拉伸聚合物主链的电导率降低。拉伸还会导致全氟侧链取向垂直于拉伸轴。这进而影响了低含水量下的水分布。水形成了一个连续网络，其中包含连接吸收在头基多重态中的小水簇的狭窄桥接。