Nafion是一类离子聚合物,由于分子骨架和支链极性不同,能够自聚集成不同的微区实现微相分离,形成离子通道网络,质子等亲水物质可以在该网络中实现定向移动,同时其全氟结构使得Nafion具有良好的抗氧化性和化学稳定性,是目前最先进的质子交换膜材料之一。本论文利用单轴热拉伸的方法制备了一系列离子通道取向排列的Nafion质子交换膜,运用NMR并结合其他方法系统研究了取向膜的结构特征、稳定性以及水和甲醇在该类质子膜通道网络中的理化性质。拉伸过程中Nafion膜内离子通道沿拉伸方向择优取向排列,运用2H NMR研究了应力对膜形态的影响。研究发现,低拉伸率下,随着拉伸比率的增加离子通道取向排列程度逐渐增加,通道网络从各向同性转变为各向异性网络,自扩散数据显示水／质子在离子通道取向排列方向的运动也显著增强。高拉伸率下,通道网络取向程度最大化后,形变增加,取向不再变化,形变致使通道网络破坏,水／质子运动略微降低。利用2H NMR研究了拉伸膜在甲醇中的结构稳定性,结果表明取向化通道网络和甲醇存在强相互作用,这一作用也致使应力诱导的离子通道择优取向排列结构被部分破坏,样品在甲醇中溶胀后,原本取向排列的离子通道取向减弱,逐渐无规化。为更好地理解膜形态对膜性能的影响,我们测试并分析了取向膜膜内甲醇的吸附及运动,数据表明,取向膜对甲醇燃料的阻隔作用降低,甲醇分子在该类网络中的吸附及运动都逐渐增强,不利于该类材料在直接甲醇燃料电池中的运用。