Impact of substrate and processing on confinement of nafion thin films

Advanced Functional Materials

Volumn 24, Issue 30, 2014, Pages 4763-4774

  Kusoglu, Ahmet ^a   Kushner, Douglas ^b   Paul, Devproshad K ^c   Karan, Kunal ^c   Hickner, Michael A ^b   Weber, Adam Z ^a  

^a LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^c QUEEN S UNIVERSITY   (Canada)

Author keywords

confinement; gisaxs; nafion; thin films; water uptake

Indexed keywords

CARBON; CARBON FILMS; CONDUCTING POLYMERS; GOLD; PLASMA CONFINEMENT; POLYMER FILMS; SWELLING; THIN FILMS;

ELECTROCHEMICAL DEVICES; GI-SAXS; GRAZING-INCIDENCE X-RAY SCATTERING; HYDROPHILIC/HYDROPHOBIC; INTERFACIAL PHENOMENA; ION-CONDUCTING POLYMERS; NAFION; WATER UPTAKE;

SUBSTRATES;

EID: 84905869157     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201304311     Document Type: Article

References (74)

1. a) A. Z. Weber, M. M. Mench, J. P. Meyers, P. N. Ross, J. T. Gostick, Q. H. Liu, J. Appl. Electrochem. 2011, 41, 1137
2. b) M. S. Dresselhaus, G. W. Crabtree, M. V. Buchanan, MRS Bull. 2005, 30, 518
3. c) G. Inzelt, M. Pineri, J. W. Schultze, M. A. Vorotyntsev, Electrochim. Acta 2000, 45, 2403.
4. a) P. W. Majsztrik, M. B. Satterfield, A. B. Bocarsly, J. B. Benziger, J. Membrane Sci. 2007, 301, 93
5. b) B. Kienitz, H. Yamada, N. Nonoyama, A. Z. Weber, J. Fuel Cell Sci. Technol. 2011, 8, 011013.
6. Q. Zhao, P. Majsztrik, J. Benziger, J. Phys. Chem. B 2011, 115, 2717.
7. A. Kongkanand, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11318.
8. a) J. M. Spurgeon, M. G. Walter, J. F. Zhou, P. A. Kohl, N. S. Lewis, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1772
9. b) J. M. Spurgeon, N. S. Lewis, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2993.
10. a) R. Makharia, M. F. Mathias, D. R. Baker, J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A970
11. b) T. Mashio, K. Malek, M. Eikerling, A. Ohma, H. Kanesaka, K. Shinohara, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13739
12. c) Z. Xie, T. Navessin, K. Shi, R. Chow, Q. P. Wang, D. T. Song, B. Andreaus, M. Eikerling, Z. S. Liu, S. Holdcroft, J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A1171.
13. a) Z. Siroma, T. Ioroi, N. Fujiwara, K. Yasuda, Electrochem. Commun. 2002, 4, 143
14. b) S. A. Eastman, S. Kim, K. A. Page, B. W. Rowe, S. Kang, C. L. Soles, K. G. Yager, Macromolecules 2012, 45, 7920.
15. M. A. Modestino, D. K. Paul, S. Dishari, S. A. Petrina, F. I. Allen, M. A. Hickner, K. Karan, R. A. Segalman, A. Z. Weber, Macromolecules 2013, 46, 867.
16. A. Kusoglu, A. Kwong, K. T. Clark, H. P. Gunterman, A. Z. Weber, J. Electrochem. Soc. 2012, 159, F530.
17. a) J. Peron, D. Edwards, M. Haldane, X. Y. Luo, Y. M. Zhang, S. Holdcroft, Z. Q. Shi, J. Power Sources 2011, 196, 179
18. b) T. Soboleva, K. Malek, Z. Xie, T. Navessin, S. Holdcroft, ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 1827
19. c) H. Iden, K. Sato, A. Ohma, K. Shinohara, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B987.
20. K. A. Mauritz, R. B. Moore, Chem. Rev. 2004, 104, 4535.
21. M. A. Hickner, B. S. Pivovar, Fuel Cells 2005, 5, 213.
22. M. A. Hickner, J. Polym. Sci.: Pol. Phys. 2012, 50, 9.
23. M. Eikerling, A. A. Kornyshev, A. R. Kucernak, Phys. Today 2006, 59, 38.
24. G. Gebel, O. Diat, Fuel Cells 2005, 5, 261.
25. G. Gebel, Polymer 2000, 41, 5829.
26. M. H. Kim, C. J. Glinka, S. A. Grot, W. G. Grot, Macromolecules 2006, 39, 4775.
27. T. D. Gierke, G. E. Munn, F. C. Wilson, J. Polym. Sci., Polym. Phys. 1981, 19, 1687.
28. L. Rubatat, A. L. Rollet, G. Gebel, O. Diat, Macromolecules 2002, 35, 4050.
29. A. Kusoglu, S. Savagatrup, K. T. Clark, A. Z. Weber, Macromolecules 2012, 45, 7467.
30. M. Bass, A. Berman, A. Singh, O. Konovalov, V. Freger, J. Phys. Chem. B 2010, 114, 3784.
31. Q. He, A. Kusoglu, I. T. Lucas, K. Clark, A. Z. Weber, R. Kostecki, J. Phys. Chem. B 2011, 115, 11650.
32. a) P. J. James, J. A. Elliott, T. J. McMaster, J. M. Newton, A. M. S. Elliott, S. Hanna, M. J. Miles, J. Mater. Sci. 2000, 35, 5111
33. b) C. Wang, V. Krishnan, D. Wu, R. Bledsoe, S. J. Paddison, G. Duscher, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 938.
34. K. Schmidt-Rohr, Q. Chen, Nat. Mater. 2008, 7, 75.
35. L. M. Onishi, J. M. Prausnitz, J. Newman, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 10166.
36. T. A. Zawodzinski, C. Derouin, S. Radzinski, R. J. Sherman, V. T. Smith, T. E. Springer, S. Gottesfeld, J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 1041.
37. A. Kusoglu, M. A. Modestino, A. Hexemer, R. A. Segalman, A. Z. Weber, ACS Macro Lett. 2012, 1, 33.
38. A. Z. Weber, J. Newman, J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A311.
39. A. Kusoglu, A. Z. Weber, in Polymers for Energy Storage and Delivery: Polyelectrolytes for Batteries and Fuel Cells, ACS Symposium Series 1096, American Chemical Society, Washington, DC 2012, 175.
40. L. Onishi, in Ph.D. dissertation, University of California, Berkeley, CA 2009, 212.
41. J. Peron, A. Mani, X. S. Zhao, D. Edwards, M. Adachi, T. Soboleva, Z. Q. Shi, Z. Xie, T. Navessin, S. Holdcroft, J. Membrane Sci. 2010, 356, 44.
42. G. M. Divoux, K. A. Finlay, J. K. Park, J.-M. Song, B. Yan, M. Zhang, D. A. Dillard, R. B. Moore, ECS Trans. 2011, 41, 87.
43. a) J. N. L. Albert, T. H. Epps Iii, Mater. Today 2010, 13, 24
44. b) R. A. Segalman, Mater. Sci. Eng.: R: Rep. 2005, 48, 191
45. c) M. J. Fasolka, A. M. Mayes, Ann. Rev. Mater. Res. 2001, 31, 323
46. d) T. P. Russell, P. Lambooy, G. J. Kellogg, A. M. Mayes, Phys. B 1995, 213, 22
47. e) E. Huang, T. P. Russell, C. Harrison, P. M. Chaikin, R. A. Register, C. J. Hawker, J. Mays, Macromolecules 1998, 31, 7641
48. f) P. Mansky, T. P. Russell, C. J. Hawker, M. Pitsikalis, J. Mays, Macromolecules 1997, 30, 6810.
49. M. A. Modestino, A. Kusoglu, A. Hexemer, A. Z. Weber, R. A. Segalman, Macromolecules 2012, 45, 4681.
50. M. Bass, A. Berman, A. Singh, O. Konovalov, V. Freger, Macromolecules 2011, 44, 2893.
51. S. A. Eastman, S. Kim, K. A. Page, B. W. Rowe, S. H. Kang, S. C. DeCaluwe, J. A. Dura, C. L. Soles, K. G. Yager, Macromolecules 2012, 45, 7920.
52. S. K. Dishari, M. A. Hickner, ACS Macro Lett. 2012, 1, 291.
53. V. Freger, J.Phys. Chem. B 2009, 113, 24.
54. P. Bertoncello, I. Ciani, F. Li, P. R. Unwin, Langmuir 2006, 22, 10380.
55. Z. Siroma, R. Kakitsubo, N. Fujiwara, T. Ioroi, S. I. Yamazaki, K. Yasuda, J. Power Sources 2009, 189, 994.
56. D. K. Paul, A. Fraser, K. Karan, Electrochem. Commun. 2011, 13, 774.
57. D. K. Paul, K. Karan, A. Docoslis, J. B. Giorgi, J. Pearce, Macromolecules 2013, 46, 3461.
58. J. A. Dura, V. S. Murthi, M. Hartman, S. K. Satija, C. F. Majkrzak, Macromolecules 2009, 42, 4769.
59. a) B. Loppinet, G. Gebel, Langmuir 1998, 14, 1977
60. b) L. D. Spiro, J. Gerontol. Nursing 1978, 4, 28
61. c) B. Loppinet, G. Gebel, C. E. Williams, J. Phys. Chem. B 1997, 101, 1884.
62. T. Soboleva, X. S. Zhao, K. Mallek, Z. Xie, T. Navessin, S. Holdcroft, ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 375.
63. a) R. Subbaraman, D. Strmcnik, V. Stamenkovic, N. M. Markovic, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 8414
64. b) C. D. Bain, G. M. Whitesides, Science 1988, 240, 62
65. c) R. G. Nuzzo, D. L. Allara, J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 4481
66. d) C. D. Bain, E. B. Troughton, Y. T. Tao, J. Evall, G. M. Whitesides, R. G. Nuzzo, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 321.
67. K. A. Page, A. Kusoglu, C. M. Stafford, S. Kim, R. J. Kline, A. Z. Weber, unpublished.
68. M. Fujimura, T. Hashimoto, H. Kawai, Macromolecules 1981, 14, 1309.
69. S. Petrina, J. Torrey, L. Greenlee, N. Podraza, M. A. Hickner, unpublished.
70. K.-D. Kreuer, Solid State Ionics 2012, 252, 93.
71. T. A. Zawodzinski, S. Che-Nan, M. Bright, H. Ghassemi, V. DiNoto, T. Fujiwara, M. Maalouf, Y. Bai, Interrelating Physical, Thermodynamic, Structural and Funtional Properties of Proton Conducting Membranes, presented at Water Phenomena in PEM: Sorption, Swelling and Breakthrough Processes, Trondheim, Norway 2013.
72. D. T. Hallinan, M. G. De Angelis, M. G. Baschetti, G. C. Sarti, Y. A. Elabd, Macromolecules 2010, 43, 4667.
73. H. Lee, R. Rajagopalan, J. Robinson, C. G. Pantano, ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 927.
74. D. K. Paul, A. Fraser, J. Pearce, K. Karan, ECS Transactions 2011, 41, 1393.