Ионообменные мембраны (IEMs) являются ключевыми компонентами различных электрохимических систем. Ионная селективность и ионный поток — два основных показателя оценки IEMs. Мембраны с высокой селективностью и высокими потоками всегда были целью научных и промышленных исследований. В традиционных IEMs ионные группы формируют трехмерную сеть ионных каналов; при низком содержании ионных групп трудно сформировать непрерывные каналы, что ограничивает поток; увеличение содержания ионных групп может повысить поток, но вызывает чрезмерное разбухание мембраны, снижая селективность. Создание высокоплотных ионных транспортных каналов с малыми количествами ионных групп представляет большую сложность. Для решения этой проблемы мы предложили стратегию индуцированной сборки с малыми количествами ионных групп для формирования мембраны с высокоплотным массивом одномерных ионных каналов. Используя реакцию 4-аминоазобензола (Azo) с полиблок-сополимером (SEBS), модифицированным малеиновым ангидридом в малых количествах, при гильдировании азобензола одновременно образуются карбоксильные группы in situ. Несмотря на то, что Azo привязан к участкам этилен/бутилен, он лучше совместим с участками стирола. Поэтому во время самосборки SEBS Azo стремится мигрировать в область стирола, индуцируя накопление карбоксильных групп на границе фаз и формируя высокоплотный массив ионных каналов. Этот метод "мало ионических групп — много каналов" отличается от традиционного дизайна материалов, достигая совместной оптимизации потока и селективности и демонстрируя отличную способность преобразования разницы концентраций солей (9.35 Вт/м² при 500-кратном градиенте концентрации), предлагая новое направление для разработки следующего поколения высокопроизводительных IEMs.

ионообменная мембрана; блок-сополимер; микрофазное разделение; преобразование энергии солевого градиента