作为能将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,燃料电池成为当今能源的研究热点。质子传导膜作为燃料电池的核心部分,它能起到分隔燃料和传导质子的作用,是一种选择透过的高分子功能膜,其性质决定了电池的输出功率、电池效率、成本及应用前景。优良的质子传导率是质子传导膜能够广泛应用的关键性因素之一,但是高质子传导率会伴随高载水率,从而引起较高的体积溶胀率。质子传导膜过度的体积溶胀率不利于其实际应用,所以平衡质子传导率和溶胀率成为研究实用型质子传导膜的热点。影响质子传导率的主要因素有两个:质子的迁移率和离子交换容量（IEC）,其中高的IEC值会引起质子传导膜过度的体积溶胀,所以平衡质子传导率和溶胀率最实际的方法是保持IEC在一个适度的水平,以提高质子的迁移率的方式来提高质子传导率,而提高质子迁移率最有效的方式就是在膜内部形成连续的、较宽的质子传导通道。基于此研究背景,我们设计将烷基链嫁接到质子跟聚合物骨架间的不同位置（Fig.1）,使用溶液浇铸法分别得到了紧密型（M₁）,下垂型（M₂）以及钟摆型质子传导膜（M₃）[1]。通过烷基侧链所在不同的位置,促进质子聚集成不同的微观结构,从而研究了不同的微观聚集结构对质子传导膜的质子传导率、溶胀率、机械性能以及甲醇渗透率的影响。研究表明,下垂型的侧链有利于促进离子簇的聚集,从而形成较宽的质子传导通道,有利于提高质子的迁移率。在保证了适当IEC的情况下,得到了较高的质子传导率(80?C下质子传导率达到67.8 m S?cm^-1)。而钟摆型的质子传导膜中离子簇尺寸较小,不易形成连续的较宽的质子传导通道,但是其具有优良的机械性能（22.4 MPa）和较低的甲醇渗透率(8.98×10-7cm²?s^-1)。这项研究从微观层面上研究了质子传导膜内部微观结构对膜性能的影响,有利于加深对质子传导通道形成机理的理解,同时也为未来质子传导膜中高分子结构的设计提供了参考。