材料：ナノクラックによって調節される自己加湿膜

ポリマー膜の水含有量の調節は、逆電気透析膜や燃料電池のプロトン交換膜など、多くの応用において重要である。熱や水を管理する外部システムを取り付けると、質量とサイズが増すので、システムのサイズが小さいことが重要な用途には、そうした膜自体に水を保持してイオン輸送を維持する機構が備わっていることが特に重要である。例えば、プロトン交換膜燃料電池の場合、効率よく水和イオンを輸送するには膜中での水保持が不可欠で、電池を高温で作動させることによって、膜は、外部から加湿しなくても電気化学反応で生成された水を用いて自己加湿している。今回我々は、外部からの給水調節や高温に頼らない別の解決策について報告する。炭化水素ポリマー膜の水含有量は、疎水性表面コーティング中のナノメートルスケールのひび（「ナノクラック」）を通して調節される。こうしたクラックはナノスケールのバルブとして働き、減湿時に膜中の水の脱離を抑制し、膜のイオン伝導を維持する。表面ナノクラック・コーティングを施した中温作動燃料電池用炭化水素膜は、電気化学的性能が向上し、コーティングを施した逆電気透析膜は、高いイオン選択性と低いバルク抵抗を示した。

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