Ionenaustauschmembranen (IEMs) sind Kernkomponenten vieler elektrochemischer Systeme. Ionenselektivität und Ionenfluss sind die beiden entscheidenden Leistungsparameter für die Bewertung von IEMs. IEMs mit hoher Selektivität und hohem Durchfluss sind seit jeher ein Ziel der wissenschaftlichen und industriellen Forschung. In herkömmlichen IEMs bilden Ionengruppen ein dreidimensionales Netzwerk ionischer Kanäle; bei niedrigem Ionengruppenanteil ist die Bildung zusammenhängender Kanäle schwierig, was den Durchfluss begrenzt; eine Erhöhung des Ionengruppenanteils kann den Durchfluss steigern, führt aber zu übermäßigem Aufquellen des Membranmaterials, was die Selektivität beeinträchtigt. Der Aufbau hochdichter Ionentransportkanäle mit einer kleinen Menge an Ionengruppen stellt eine große Herausforderung dar. Um dieses Problem zu lösen, schlagen wir eine induzierte Selbstassemblierungsstrategie mit einer geringen Menge an Ionengruppen zur Herstellung einer Membran mit einem hochdichten 1D-Ionkanalnetzwerk vor. Durch die Reaktion von 4-Aminoazobenzol (Azo) mit einem mit geringer Menge Maleinsäureanhydrid modifizierten Blockcopolymer (SEBS) werden während der azobenzolseitigen Graftierung karboxylgruppen in situ erzeugt. Obwohl Azo im Ethylen/Butylen-Abschnitt graftiert wird, ist es mit dem Styrolabschnitt besser kompatibel. Daher neigt Azo während der SEBS-Selbstorganisation dazu, in den Styrolbereich zu migrieren, wodurch an der Phasengrenze eine Anreicherung der Carboxylgruppen induziert und ein hochdichtes Ionkanalnetzwerk gebildet wird. Diese "wenig ist viel"-Aufbaumethode unterscheidet sich vom traditionellen Materialdesign und erzielt eine synergistische Optimierung von Ionendurchfluss und Selektivität, zeigt eine hervorragende Salzdifferenzenergiekonversionsfähigkeit (9,35 W/m², 500-facher Konzentrationsgradient) und bietet neue Ideen für die Entwicklung der nächsten Generation leistungsstarker IEMs.

Ionenaustauschmembran; Blockcopolymer; Mikrophasentrennung; Salzdifferenzenergiekonversion