碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFCs)因其具有较快的氧化还原动力学、可使用非贵金属催化剂等优势,在能源日益枯竭的今天得到科学界的广泛关注。阴离子交换膜(AEMs)作为碱性燃料电池的关键组件,其性能直接影响燃料电池的功率输出和耐久性。理想的阴离子交换膜应具有良好的氢氧根离子传输速率、碱稳定性和机械性能。设计聚合物电解质膜的亲-憎水微相分离结构,亲水功能基团聚集形成离子簇,传递OH~-离子,憎水聚合物主链聚集提供膜机械强度,可以显著提高膜性能。静电纺丝是一种有效调控膜微相分离结构的有效方法,而目前其机理尚未明确。本文采用分子动力学模拟(MD)和密度泛函理论(DFT)计算的方法,对电纺过程中咪唑化聚砜(IMPsf)和二甲基甲酰胺(DMF)溶剂体系进行研究,提出了静电纺丝对膜微相分离结构的调控机制。首先,利用分子动力学模拟计算了IMPsf-DMF溶液中各组分的相互作用关系,计算径向分布函数发现,由于Cl~-的桥连作用,功能基团会相互聚集,形成离子簇。此外,DMF通过O原子与咪唑功能基团形成氢键,在电纺条件下,该作用增强,基团吸引更多的DMF导致Cl~-桥连作用减弱。结合文献推测电纺过程离子簇形成与DMF有关。进而,对IMPsf结构单元和DMF在有无电场条件下的电荷分布及偶极矩进行DFT研究。计算发现,DMF中负电荷集中于O原子,偶极矩为4.22 D;而静电纺丝中0.15 V/?电场下,DMF的偶极矩增大,为4.77 D。在浇铸条件下,咪唑基团会与主链形成π-π堆积作用,抑制亲水咪唑基团与疏水主链的分离。而在电纺条件下,DMF偶极矩增大,一方面,DMF自扩散系数减小,以至于DMF的动能难以克服溶剂与聚合物之间的相互作用,溶剂能更好地拖动基团向外运动;另一方面,DMF与咪唑基团结合能力增强,使得电纺过程中得以克服咪唑与主链的π-π堆积作用,基团远离聚砜主链,实现更好亲疏水的微观相分离。最后,研究了电场对具有不同种类功能基团AEMs的微相分离的促进作用。对三甲铵季铵化聚砜(QAPsf)的DFT计算结果分析,表明三甲铵功能基团与主链不形成π-π堆积,因此电纺对QAPSf电导率提高作用会比对IMPsf的小,并通过文献资料对比得到验证。根据电纺过程离子簇形成机制对苯基三甲铵功能化的聚砜(PTMA)、季胍功能化的聚亚芳基醚砜(PSG)和六烷基胍功能化的聚芳醚砜(PES-G)三种材料进行弱相互作用分析,预测静电纺丝对它们电导率的提升程度,推测静电纺丝对PES-G电导率提升较大,而对PTMA、PSG材料的提升程度较小。