اين اختراع در زمينه شيمي پليمر و غشاهاي پليمري است. امروزه كاربردهاي متعددي براي غشاهاي پليمري در صنايع مختلف گزارش شده است. استفاده از غشاهاي پليمري در توليد انرژي پاك در پيل هاي سوختي يكي از زمينه هاي بسيار مورد توجه است. در يك پيل سوختي انرژي الكتريكي مستقيما از انرژي شيميايي حاصل مي‌شود. غشاي يك پيل سوختي پليمري قلب دستگاه را تشكيل مي‌دهد كه وظيفه انتقال پروتون‌ها در غشا را بر عهده دارد. امروزه به صورت تجاري از غشاهاي نفيوني به اين منظور استفاده مي‌شود. براي اينكه غشا قابليت استفاده در پيل سوختي را پيدا كند بايد دو لايه الكترود آندي و كاتدي به دو طرف آن متصل شوند. اين لايه هاي الكترود كاتدي و آندي حاوي كاتاليست پلاتيني هستند كه واكنش هاي الكتروشيميايي پيل سوختي بر روي آنها انجام ميشود. در اين اختراع غشاهاي پلي اتر سولفوني سولفونه با ساختار شيميايي خاص به عنوان جايگزيني براي غشاهاي نفيوني معرفي شدند و مجموعه‌هاي غشا-الكترود ساخته شده و براي استفاده در پيل سوختي ارائه شدند. غشاهاي نفيوني كه به صورت تجاري در پيل‌هاي سوختي پليمري استفاده مي‌شوند، هدايت پروتوني بسيار خوبي نشان مي‌دهند اما بسيار گران هستند ضمن اينكه در دماهاي بالاتر از 80 درجه سانتي گراد بخش عمده‌اي از كارايي‌شان را از دست مي‌دهند. تلاش‌هاي متعددي در زمينه جايگزين كردن اين غشاها با غشاهاي ارزان تر با كارايي بيشتر در دماهاي بالاتر از 80 درجه در حال انجام است. در اين اختراع ساختاري خاص از پلي اتر سولفون سولفونه با درجه سولفوناسيون مشخص تهيه شد و پس از تهيه غشاي مربوطه لايه هاي كاتاليست آند و كاتد و لايه هاي نفوذ گاز بر روي آن به وسيله پرس گرم به نحوي نشانده شد كه اتصال كامل بين غشا و لايه كاتاليست وجود داشته باشد، تا در نهايت مجموعه غشا-الكترودي جديدي به عنوان جايگزيني براي نفيون در پيل‌هاي سوختي پليمري معرفي شود.

اين اختراع در زمينه شيمي پليمر و انرژي است. امروزه با افزايش آلودگي‌هاي زيست‌محيطي و كاهش منابع سوخت‌هاي فسيلي، تلاش براي يافتن جايگزين مناسبي براي سوخت هاي فسيلي جهت توليد انرژي الكتريكي مورد نياز در شهرها، وسايل نقليه، و وسايل الكترونيكي قابل حمل نظير موبايل‌ها و لپ‌تاپ ها گسترده‌تر شده است. يكي از اين جايگزين‌ها پيل‌هاي سوختي هستند كه در آنها انرژي شيميايي سوخت (هيدروژن يا متانول) مستقيما به انرژي الكتريكي تبديل مي‌شود. پيل‌هاي سوختي دستگاه‌هاي الكتروشيميايي هستند شامل دو بخش آندي و كاتدي كه واكنش‌هاي اكسايش و كاهش در آنها انجام مي‌شود. اين دو بخش به وسيله يك غشاي پليمري از هم جدا مي‌شوند. اين غشاي پليمري كه يك پلي الكتروليت است، بايد بتواند پروتون را از كاتد به سمت آند انتقال دهد و از طرفي نسبت به عبور الكترون‌ها عايق باشد تا به اين ترتيب الكترون از مسير خارجي حركت كرده و جريان الكتريسيته ايجاد كنند. در اين اختراع يك توده پيل سوختي متشكل از 5 تك سل به ظرفيت 77 وات با استفاده از غشاي پلي اتر سولفون سولفونه به عنوان جايگزيني براي غشاهاي تجاري نفيوني با موفقيت ساخته شد. اين توده پيل سوختي به دليل استفاده از غشاي پلي اتر سولفوني سولفونه نسبت به توده هاي پيل سوختي نفيوني به مراتب ارزان تر بوده و به علت پايداري حرارتي بالاتر قابليت استفاده در دماهاي بالاتري را دارا هستند.

يكي از انواع پيل هاي سوختي كه در آنها از غشاهاي تعويض پروتوني پليمري استفاده مي شود، پيل هاي سوختي متانول مستقيم هستند كه در آنها از يك غشاي پليمري به عنوان الكتروليت و از متانول به عنوان سوخت استفاده مي شود. اين نوع از پيل هاي سوختي جهت استفاده در وسايل الكتريكي قابل حمل نظير لپ تاپ ها و تلفن هاي همراه بسيار مورد توجه هستند. در حال حاضر از غشاهاي نفيوني به عنوان الكتروليت در اين پيل هاي سوختي استفاده مي شود كه دو مشكل عمده دارند . مورد اول، قيمت بالاي اين غشاها است كه سبب مي شود قيمت تمام شده پيل سوختي بالا باشد و مشكل دوم كه از اهميت بيشتري نيز برخوردار است اين است كه اين غشاها نسبت به متانول نفوذپذير هستند . از اين رو بخشي از متانولي كه به عنوان سوخت وارد آند مي شود قبل از اكسايش از غشا عبور كرده و به كاتد وارد مي شود. اين امر بازده پيل سوختي را به شدت تحت تاثير قرار مي دهد. جهت حل اين مشكلات، تلاش هاي زيادي براي يافتن غشاهاي جايگزين نفيون صورت گرفته است. در اين اختراع از پلي (آريلن اتر سولفون ) هاي سولفونه به اين منظور استفاده شده است. اين غشاها به روش قالب گيري محلولي تهيه شدند و آزمايشات مربوط به تعييين ظرفيت تبادل يوني، جذب آب، خواص مكانيكي و تعيين مقدار عبور متانول از غشا نشان داد كه اين غشاهاي قابليت استفاده به عنوان غشاي پيل هاي سوختي متانول مستقيم را دارا مي باشند.

پيل هاي سوختي با الكتروليت پليمري يكي از انواع پيل هاي سوختي هستند كه در آنها از يك غشاي پليمري به عنوان الكتروليت و هيدروژن به عنوان سوخت استفاده مي شود. در اغلب پيل هاي سوختي امروزي از غشاهايي از جنس نفيون استفاده مي شود اما محدود بودن دماي عملكرد اين غشاها به 80 درجه سانتي گراد و همچنين قيمت بالاي اين پليمرها سبب شده تحقيقات متعددي در زمينه امكان جايگزيني نفيون با ساير پليمرها مورد بررسي قرار گيرد. در اين اختراع غشاهايي از جنس پلي اتر اتر كتون هاي سولفونه جديد با قابليت كاركرد در دماهاي بالا جهت استفاده در اين پيل هاي سوختي پليمري ساخته شدند. اين غشاها به روش قالب گيري از محلول تهيه شدند.آزمايشات مربوط به تعيين ظرفيت يوني، جذب آب و خواص مكانيكي و حرارتي اين غشاها نشان داد كه اين غشاهاي جديد قابليت استفاده در پيل هاي سوختي دما بالا را دارا مي باشند و به اين ترتيب سرعت واكنش‌هاي انجام شده بر روي الكترودهاي پيل سوختي افزايش مي يابد كه سبب افزايش توان خروجي پيل سوختي مي گردد، سيستم هاي سرد سازي مورد نياز در پيل سوختي ساده تر مي شوند و اثر سمي مونوكسيد كربن بر روي كاتاليست پيل سوختي نيز به ميزان قابل ملاحظه اي كاهش خواهد يافت

پلي‌آميدهاي آروماتيك از جمله مهمترين پليمرهاي مقاوم حرارتي هستند كه خواص فيزيكي، مكانيكي ، پايداري حرارتي و اكسيداسيوني بسيار خوبي از خود نشان مي‌دهند و بدين دليل از اهميت صنعتي و تجاري بالايي برخوردارند و استفاده از اينگونه پليمرها رشد فراواني يافته است. مشكل عمده اين پليمرها، قابليت فراورش آنها است كه از دماي ذوب و درجه حرارت انتقال شيشه‌اي بالاي آنها ناشي مي‌شود. برهمين اصل، تلاشهاي امروزي بر بهبود خواص فراورش و حلاليت مونومرها از طريق سنتز مونومرهاي جديد متمركز شده است. در اين خصوص دي آمين‌هاي آروماتيك، به عنوان يكي از مونومرهاي اصلي در سنتز پلي‌آميدها نقش ويژه‌اي را ايفا مي‌كنند. به منظور دست يافتن به موادي با كارايي بالا و كاربرد مفيد و مناسب، به سنتز دي‌آمين‌هايي مبادرت مي‌شود كه پليمرهايي فراورش‌پذير و محلول حاصل‌آورند. بنابراين هدف از اين اختراع تهيه، شناسايي و بررسي خواص گونه‌هاي جديدي از پلي‌آميدهاي آلي فلزي مي باشد كه ضمن داشتن خاصيت بازدارندگي اشتعال و مقاومت حرارتي بالا از حلاليت و فرايندپذيري مناسبي برخوردار بوده و طي سه مرحله: ١- تهيه دي آمين پيريديني(AN) ٢- تهيه دي آمين بر پايه فروسن (MAN) و ٣- تهيه پليمرها به روش پليمريزاسيون تراكمي با دي اسيد كلرايد هاي مختلفي سنتز مي شوند. اين پليمر جديد قابليت كاربرد در صنايع مختلفي نظير الكترونيك وميكروالكترونيك، الكتريك ،خودروسازي، هوافضا ، تهيه لوازم اسباب خانگي دارد.

هدف از اين اختراع تهيه نانوكامپوزيت هاي پلي ايميدي است كه ضمن داشتن خواص مكانيكي و مقاومت حرارتي بالا داراي انعطاف¬پذيري بسيار زياد حلاليت و فرايندپذيري فوق¬العاده بالايي هستند به طوري كه كاربرد آنها بسيار افزايش مي يابد و اين امر از طريق تهيه مونومرهاي جديد صورت گرفته است. ابتدا دي‌آميني متشكل از گروه‌هاي متوالي اتري و حلقه¬هاي فنيلن، و يك گروه سولفون سنتز شد و در مرحله‌ي بعد از واكنش اين دي‌آمين بادي‌انيدريدهاي تجاري، پلي(سولفون اترايميد)هايي جديد و در نهايت با افزايش نانو ذره¬ي سپيولايت در درصدهاي وزني مختلف آن‌ها، نانوكامپوزيت‌هاي مربوطه با ساختاري جديد حاصل شد. اين پليمرها را مي توان به صورت فيلم، بايندر، چسپ و ماتريس¬هاي كامپوزيتي در بسياري از صنايع نظير الكترونيك و ميكروالكترونيك، غشاهاي تصفيه گاز، هوافضا، مواد مقاوم در برابر آتش، ماشين كپي و تهيه وسايل خانگي به كار گرفت.

اين اختراع به طور كلي در زمينه نانو مواد و قطعات الكتريكي مي باشد. در سال هاي اخير تحول عظيمي در زمينه نانو تكنولوژي و مواد با ساختار نانو به منظور توانايي در كنترل ساخت محصولات جديد با خواص ويژه رخ داده است كه تهيه نانو هيبريدهاي پليمري مثالي از چنين پيشرفت هايي مي باشد. نانو هيبريدهاي پليمري تركيباتي متشكل از مواد پليمري و نانوذرات معدني هستند كه به دليل داشتن خواص منحصربفرد در زمينه هاي متعددي كاربرد دارند. از طرفي ديگر، از بين مواد پليمري مختلف، پلي ايميدها دسته مهمي از مواد پليمري با كارايي بالا هستند كه خواص فيزيكي، مكانيكي و حرارتي مطلوبي از خود نشان مي دهند. مهمترين عيب اين پليمرها فراورش سخت آنها به دليل حلاليت كم، نقطه ذوب و دماي انتقال شيشه اي بالاي آنها است. از جمله خواص مطرح اين پليمرها كه كاربردشان را در صنايع مختلف گسترده مي سازد، ثابت دي الكتريك پايين آنها است، اما ثابت دي الكتريك شان آنقدر پايين نيستتا بتوان از آن ها در سطوح دي الكتريك بين فلزات استفاده كرد. لذا مطالعات زيادي براي بهبود فرايند پذيري اين پليمرها و كاهش ثابت دي الكتريك آنها انجام گرفته است. بنابراين هدف از اين اختراع تهيه گونه‌ جديدي از نانوهيبريد پلي ايميدي بر پايه سيلوكسان مي باشد كه ضمن داشتن ثابت دي الكتريك كاهش يافته، از پايداري حرارتي بالا، حلاليت و فرايندپذيري مناسبي برخوردار باشد. لذا طي حداقل سه مرحله ١- تهيه دي آمين جديد سيلوكساني٢- تهيه پلي ايميد به روش پليمريزاسيون تراكمي با دي انيدريد تجاري٣-تهيه نانو هيبريد با درصد هاي مختلف سيليكا، اقدام به تهيه ساختارهاي جديدي شد كه قابليت استفاده در صنايع با فناوري بالا نظير الكترونيك وميكروالكترونيك، الكتريك ،خودروسازي، هوافضا را دارد.

اين اختراع به طور كلي در حوزه شيمي و به طور جزئي تر در زمينه سنتز پليمرها به خصوص پليمرهاي پايدار حرارتي است. هدف از اين اختراع تهيه پلي آميدهايي است كه علي رغم حفظ خواص برجسته خود مانند پايداري حرارتي بالا ، خواص مكانيكي خوب، مقاومت شيميايي عالي و... داراي حلاليت خوب و در نتيجه بهبود فرايندپذيري باشد. بهبود فرايند پذيري باعث افزايش كاربرد اين پليمرها به طور چشمگير مي¬شود. براي اين كار ابتدا مونومري داراي گروه¬هاي انعطاف پذير اتري و سولفوني سنتز شد و در مرحله بعد، از واكنش اين دي آمين با دي اسيد كلريدهاي تجاري در دسترس، پلي آميدهاي مربوطه تهيه شد. اين پليمرها را مي توان به صورت فيلم، بايندر، چسپ و ماتريس¬هاي كامپوزيتي در بسياري از صنايع نظير الكترونيك، غشاهاي تصفيه گاز، هوافضا و مواد مقاوم در برابر آتش به كار گرفت.

اين اختراع در زمينه شيمي پليمر مي باشد. غشاهاي پلي آريل اتر سولفون و مشتقات پلي آريل اتر سولفون بدليل دارا بودن پايداري حرارتي، اكسايشي و هيدروليتيكي و نيز خواص مكانيكي مناسب، بطور وسيعي در فرآيندهاي جداسازي استفاده مي شوند. با اين وجود، مشكل اصلي غشاهاي پلي آريل اتر سولفون به ويژگي فيلم پذيري و رشد نامناسب جرم مولكولي پليمر مربوط مي شود كه با فراهم آوردن شرايط دقيق استوكيومتري(بخصوص در مقياس صنعتي)، افزايش درصد خلوص مواد اوليه و آماده سازي حلال ها، استفاده از دي ال و دي هاليد ها با فعاليت بيشتر تحقق پذيرفت. اين پلي آريل اتر سولفون ها از واكنش جانشيني آروماتيكي نوﻛﻠﺌوفيلي بيس(٤-هالو فنيل سولفون) ها و انواع دي ال هاي آروماتيك به نسبت يك به يك در يك مخاوطي از حلال قطبي غير پروتوني نظير: دي متيل فرمآميد ,(DMF) دي متيل سولفوكسيد ,(DMSO) N-متيل-2-پيروليدون(NMP)، دي متيل استاميد ((DMACو حلال آزئوتروپ نظير تولوئن، دي كلروبنزن، همچنين در حضور يك نمك بازي مانند كربنات پتاسيم K2CO3، كربنات سزيمCs2CO3، كربنات سديمNa2CO3 سنتز شد. پس از تكميل واكنش، محلول پليمري در يك ضد حلال مناسب مثل آب و متانول رسوب داده شد.

اين اختراع در زمينه شيمي پليمر مي باشد. با توجه به بحران كم آبي جهان، شيرين سازي آب شور به روش اسمز معكوس با غشاهاي پليمري بخصوص غشاهاي بر پايه پلي سولفون مورد توجه قرار گرفته است. هدف از انجام اين اختراع تهيه پلي سولفون هايي با خواص مكانيكي و حرارتي مطلوب، همچنين با خصلت آب دوستي بيشتر با قابليت بكار گيري به عنوان غشاء اسمز معكوس در شيرين سازي آب مي باشد. اين امر با طراحي ساختارهاي متفاوت منومري و همچنين با عامل دار كردن ‍پليمرها محقق گشت. اين پلي سولفون ها توسط واكنش جانشيني آروماتيكي نوﻛﻠﺌوفيلي بيس(٤-هالو فنيل سولفون) هاي غير سولفونه و همچنين بيس(٤-هالو فنيل سولفون) هاي سولفونه با انواع دي ال هاي آروماتيك مختلف در مخلوطي از حلال قطبي غير پروتوني و حلال آزئوتروپ، همچنين در حضور يك نمك بازي سنتز شدند و محلول پليمري تشكيل شده در يك ضد حلال مناسب رسوب داده شد. پس از تاييد ساختار پليمرهاي سنتزي، پليمر هاي سنتز شده از طريق انتقال فاز و انتخاب حلال و ضدحلال هاي مناسب به فيلم هاي مطلوب تبديل و آزمون هاي مورد نظر از جمله خواص حرارتي، مكانيكي و همچنين آزمون هايي براي تاييد افزايش آب دوستي، بر روي آن ها انجام پذيرفت.