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（MichaelD.Guiver音译）教授和他的合作者韩国汉阳大学李永墨（YoungMooLee音译）教授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。相关成果已于近日在国际顶级学术期刊《自然》（《Nature》）第532卷上在线发表。

       该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。
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       克尔教授等研究者开创性地提出了一种无需外增湿系统的智能自调节保水膜表面改性方法，该方法可应用于任何离子交换膜的表面改性。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。

       据了解，该膜在这种低湿度时控制离子交换膜脱水，突破了限制膜性能的科学瓶颈，是一项强有力的技术方法，此项技术将为应用在各种领域的高性能膜材料的进步起到重要的贡献。