组长：吴亮（杰青，教授，博导）

成员：梁铣（博士后）、余维胜（博士后）、许彦（2020硕博）、刘志茹（2022博）、罗芬（2021硕博）、李小江（2022硕博）、李文峰（2024博）、段方麟（2022硕）、熊路鑫（2023硕）、涂晶晶（2023硕）、张纪豪（2023硕）、梁艺铭（2024硕）、教萌轩（2024硕）、叶吕轩（2024硕）

研究目标：运用分子动力学模拟等方法研究聚合物主链及侧链自组装特性，以“由底到顶”的方式搭建系统的“单体结构-聚合反应-聚合物结构-膜微观结构-膜性能”研究平台，深入研究离子膜微观形貌与膜性能间关系，开发高性能燃料电池离子膜、双极膜、特种离子分离膜等。

研究内容：研究内容：接枝/嵌段聚电解质材料设计合成及离子交换膜制备；聚轮烷基聚电解质材料设计合成及离子交换膜制备；不同拓扑结构聚电解质分子自组装行为对膜规整形貌（离子通道）构建调控及膜内离子选择性传递行为研究；燃料电池隔膜开发及燃料电池膜电极制备与性能优化；双极膜制备与应用；离子膜制备工艺开发及规模化生产。具体研究方向如下：

（1）聚电解质材料开发及离子膜制备

（2）双极膜制备与应用

（3）离子膜规整形貌调控及离子选择性传导/分离

（4）燃料电池隔膜及燃料电池

典型工作介绍一：精确构筑纳米级“锥形孔”离子分离膜

采用原位生长思路，通过调控苯胺分子在高离子通量基膜表面原位锚定、聚集、聚合生长的介尺度演变过程，制备出具有均一纳米“锥形孔”分离皮层的选择性分离膜。锥形孔皮层存在可有效抑制浓差极化，降低界面传质阻力，避免膜表面双电层和离子扩散层形成，利于混合离子快速迁移至膜内部，，表现出优异的离子选择分离特性。（Angew Chem Int Edit 2019,58, 12646-12654） 

典型工作介绍二：基于超分子自组装构筑离子膜

基于主客体识别技术，将轮烷结构引入离子膜材料中，实现侧链功能基团以非共价键形式接枝在高分子主链内。利用轮烷的机械互锁结构的刺激响应特性，实现功能基团局部扰动，加快离子在膜内传导速率。（Adv. Mater., 2016, 28: 3467-3472/Nat. Commun., (2018) 9:2297）

典型工作介绍三：引入次级相互作用，实现离子膜定向自组装

通过在侧链引入次级相互作用，实现成膜过程中侧链功能基团间的诱导自组装聚集，构筑离子传输通道。由于侧链内柔性基团的存在，可以实现侧链的局部旋转扰动，加快离子在膜内快速传导。结合分子动力学模拟，进一步证实侧链的扰动能力与离子传导间的关系。（Energy Environ Sci 2018, 11, 3472-3479）。

典型工作介绍四：双极膜制备与应用

利用金属离子与聚合物大分子间配位键（Fe-N）作用，实现金属离子催化剂的有效固定，解决双极膜运行过程中的催化剂泄露和电压升高等问题。该工作所报道的双极膜在高电流密度320mA cm-2下，水解离电压仅为1.88V。(ACS Appl. Energy Mater. https://dx.doi.org/10.1021/acsaem.0c00697)