DOI:10.1016/j.ijhydene.2020.09.125
纳米纤维基离子交换膜在能源应用中显示出独特的特征。纳米纤维的微珠形成和直径决定了这些结构特征，而这两者又可以通过静电纺丝工艺进行控制。然而，由于聚合物结构中存在离子基团，所以聚电解质的静电纺丝具有挑战性。为此，首先以磺化度为40％的对苯二酚磺化聚砜为特征模型进行合成与表征。为了研究静电纺丝参数对纳米纤维形态和直径的影响，采用田口方法设计了合适的实验次数，以聚合物溶液浓度、电压、进料速率和针距为设计参数。通过扫描电子显微镜图像对设计实验提出的能级进行了检验。接着，使用响应面法和方差分析来研究各变量的影响以及最终模型的有效性。最后，通过遗传算法优化参数以获得可能的最小直径。因此，聚合物溶液浓度是最有效的参数。此外，还获得了平均直径约97.5nm的电纺无珠薄纳米纤维。与致密膜的电导率（0.0791-0.2201 S/cm）相比，纳米纤维垫的电导率测量值（在水中且温度范围为20-100℃）为0.1105-0.2851 S/cm。
图1.聚砜基案例研究的化学结构
图2.静电纺丝设置的图像
图3.sDFDPS单体和HQ-40聚合物的FT-IR光谱
图4.sDFDPS单体和HQ-40聚合物的1H NMR
图5.设计的实验中电纺纤维的SEM图像
图6.均值的响应图（越低越好）
图7.正态概率图
图8.工艺参数与纳米纤维直径的表面图
图9.最佳条件下，电纺纳米纤维两种不同分辨率的SEM图像
图10.最佳条件下，浇铸膜（■）和电纺垫（▲）的质子电导率与温度的关系（左）以及活化能图（右）
