Block ionomers cast from solution exhibit solvent-templated morphologies that can be altered by solvent-vapor annealing. When cast from a mixed solvent, a midblock-sulfonated pentablock ionomer self-assembles into spherical ionic microdomains that are loosely connected. Upon exposure to liquid water, nanoscale channels irreversibly develop between the microdomains due to swelling and form a continuous mesoscale network. We use electron tomography and real-time X-ray scattering to follow this transformation and show that the resultant morphology provides a highly effective diffusive pathway.

1.
F. S.
Bates
and
G. H.
Fredrickson
,
Phys. Today
52
(
2
),
32
(
1999
).
2.
Z.
Guo
,
G.
Zhang
,
F.
Qiu
,
H.
Zhang
,
Y.
Yang
, and
A.-C.
Shi
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
028301
(
2008
).
3.
F. S.
Bates
,
M. A.
Hillmyer
,
T. P.
Lodge
,
C. M.
Bates
,
K. T.
Delaney
, and
G. H.
Fredrickson
,
Science
336
,
434
(
2012
).
4.
I. W.
Hamley
,
The Physics of Block Copolymers
(
Oxford University Press
,
New York
,
1998
).
5.
S. B.
Darling
,
Prog. Polym. Sci.
32
,
1152
(
2007
).
6.
G. R.
Whittell
,
M. D.
Hager
,
U. S.
Schubert
, and
I.
Manners
,
Nat. Mater.
10
,
176
(
2011
).
7.
M. R.
Tant
,
K. A.
Mauritz
, and
G. L.
Wilkes
,
Ionomers: Synthesis, Structure, Properties and Applications
(
Chapman & Hall
,
London
,
1997
).
8.
K. I.
Winey
,
J. H.
Laurer
, and
B. P.
Kirkmeyer
,
Macromolecules
33
,
507
(
2000
).
9.
Y. A.
Elabd
and
M. A.
Hickner
,
Macromolecules
44
,
1
(
2011
).
10.
M. J.
Park
and
N. P.
Balsara
,
Macromolecules
41
,
3678
(
2008
).
11.
P.
Knychała
,
M.
Banaszak
,
M. J.
Park
, and
N. P.
Balsara
,
Macromolecules
42
,
8925
(
2009
).
12.
S.
Yang
,
A.
Vishnyakov
, and
A. V.
Neimark
,
J. Chem. Phys.
134
,
054104
(
2011
).
13.
T.
Saito
,
H. D.
Moore
, and
M. A.
Hickner
,
Macromolecules
43
,
599
(
2010
).
14.
P. H.
Vargantwar
,
M. C.
Brannock
,
S. D.
Smith
, and
R. J.
Spontak
,
J. Mater. Chem.
22
,
25262
(
2012
).
15.
P. H.
Vargantwar
,
M. C.
Brannock
,
K.
Tauer
, and
R. J.
Spontak
,
J. Mater. Chem. A
1
,
3430
(
2013
).
16.
R. A.
Weiss
,
A.
Sen
,
C. L.
Willis
, and
L. A.
Pottick
,
Polymer
32
,
1867
,
2785
(
1991
).
17.
K.
Tauer
and
A.
Zimmermann
,
Macromol. Rapid Commun.
21
,
825
(
2000
).
18.
G.
Holden
,
H. R.
Kricheldorf
, and
R. P.
Quirk
, in
Thermoplastic Elastomers
, 3rd ed. (
Hanser
,
Munich
,
2004
).
19.
M. W.
Hamersky
,
S. D.
Smith
,
A. O.
Gozen
, and
R. J.
Spontak
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
168306
(
2005
).
20.
S. S.
Tallury
,
K. P.
Mineart
,
S.
Woloszczuk
,
D. N.
Williams
,
R. B.
Thompson
,
M. A.
Pasquinelli
,
M.
Banaszak
, and
R. J.
Spontak
,
J. Chem. Phys.
141
,
121103
(
2014
).
21.
S. S.
Tallury
,
R. J.
Spontak
, and
M. A.
Pasquinelli
,
J. Chem. Phys.
141
,
244911
(
2014
).
22.
Y. A.
Elabd
,
E.
Napadensky
,
J. M.
Sloan
,
D. M.
Crawford
, and
C. W.
Walker
,
J. Membr. Sci.
217
,
227
(
2003
).
23.
G. M.
Geise
,
B. D.
Freeman
, and
D. R.
Paul
,
Polymer
51
,
5815
(
2010
).
24.
G. M.
Geise
,
L. P.
Falcon
,
B. D.
Freeman
, and
D. R.
Paul
,
J. Membr. Sci.
423–424
,
195
(
2012
);
G. M.
Geise
,
L. P.
Falcon
,
B. D.
Freeman
, and
D. R.
Paul
,
J. Membr. Sci.
427
,
186
(
2013
).
25.
P. H.
Vargantwar
,
K. E.
Roskov
,
T. K.
Ghosh
, and
R. J.
Spontak
,
Macromol. Rapid Commun.
33
,
61
(
2012
).
26.
H. A.
Al-Mohsin
,
K. P.
Mineart
, and
R. J.
Spontak
,
Adv. Energy Mater.
5
,
1401941
(
2015
).
27.
J.-H.
Choi
,
C. L.
Willis
, and
K. I.
Winey
,
J. Membr. Sci.
394–395
,
169
(
2012
);
J.-H.
Choi
,
C. L.
Willis
, and
K. I.
Winey
,
J. Membr. Sci.
428
,
516
(
2013
).
28.
E. J.
Laprade
,
C.-Y.
Liaw
,
Z.
Jiang
, and
K. R.
Shull
,
J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys.
53
,
39
(
2015
).
29.
K. P.
Mineart
,
X.
Jiang
,
H.
Jinnai
,
A.
Takahara
, and
R. J.
Spontak
,
Macromol. Rapid Commun.
36
,
432
(
2015
).
30.
J. N. L.
Albert
,
W.-S.
Young
,
R. L.
Lewis
,
T. D.
Bogart
,
J. R.
Smith
, and
T. H.
Epps
,
ACS Nano
6
,
459
(
2012
).
31.
J. S.
Pedersen
,
Adv. Colloid Interface Sci.
70
,
171
(
1997
).
32.
E.
Caponetti
,
M. A.
Floriano
,
E.
Di Dio
, and
R.
Triolo
,
J. Appl. Crystallogr.
26
,
612
(
1993
).
33.
H.-J.
Koo
,
S. T.
Chang
,
J. M.
Slocik
,
R. R.
Naik
, and
O. D.
Velev
,
J. Mater. Chem.
21
,
72
(
2011
).
34.
T.
Kothe
,
N.
Plumeré
,
A.
Badura
,
M. M.
Nowaczyk
,
D. A.
Guschin
,
M.
Rögner
, and
W.
Schuhmann
,
Angew. Chem. Int. Ed.
52
,
14233
(
2013
).
35.
D. A.
Bernards
,
S.
Flores-Torres
,
H. D.
Abruña
, and
G. G.
Malliaras
,
Science
313
,
1416
(
2006
).
36.
V.
Hartmann
,
T.
Kothe
,
S.
Pöller
,
E.
El-Mohsnawy
,
M. M.
Nowaczyk
,
N.
Plumeré
,
W.
Schuhmann
, and
M.
Rögner
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
11936
(
2014
).
37.
N.
Manfredi
,
A.
Bianchi
,
V.
Causin
,
R.
Ruffo
,
R.
Simonutti
, and
A.
Abbotto
,
J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem.
52
,
719
(
2014
).
38.
P.
Zavala-Rivera
,
K.
Channon
,
V.
Nguyen
,
E.
Sivaniah
,
D.
Kabra
,
R. H.
Friend
,
S. K.
Nataraj
,
S. A.
Al-Muhtaseb
,
A.
Hexemer
,
M. E.
Calvo
, and
H.
Miguez
,
Nat. Mater.
11
,
53
(
2012
).
You do not currently have access to this content.