"パーフルオロカーボン主鎖と、前記パーフルオロカーボン主鎖から延在する側鎖と、を備え、前記側鎖が、複数のスルホンイミド基-SO2-NH-SO2-を有する架橋鎖を含むことを特徴とするプロトン交換材料。前記側鎖が、少なくとも一つのスルホンイミド基-SO2-NH-SO2-を有するエンドキャップ鎖を含むことを特徴とする請求項1に記載のプロトン交換材料。前記エンドキャップ鎖が、2~5個のスルホンイミド基を含むことを特徴とする請求項2に記載のプロトン交換材料。前記側鎖の20~99が前記エンドキャップ鎖であり、前記側鎖の1~80が前記架橋鎖であることを特徴とする請求項2に記載のプロトン交換材料。前記側鎖の50~99が前記エンドキャップ鎖であり、前記側鎖の1~50が前記架橋鎖であることを特徴とする請求項2に記載のプロトン交換材料。前記エンドキャップ鎖の一部がCF3でキャップされ、前記エンドキャップ鎖の別の一部がSO3Hでキャップされることを特徴とする請求項2に記載のプロトン交換材料。前記CF3でキャップされた前記エンドキャップ鎖が複数のスルホンイミド基を含み、前記SO3Hでキャップされた前記一部のエンドキャップ鎖が少なくとも一つのスルホンイミド基を含むことを特徴とする請求項6に記載のプロトン交換材料。前記エンドキャップ鎖が、CF3でキャップされることを特徴とする請求項2に記載のプロトン交換材料。前記エンドキャップ鎖が、SO3Hでキャップされることを特徴とする請求項2に記載のプロトン交換材料。前記側鎖が、2~5個のスルホンイミド基を含むことを特徴とする請求項1に記載のプロトン交換材料。プロトン交換部位が、前記架橋鎖のみに位置することを請求項1に記載のプロトン交換材料。前記プロトン交換部位に関して700~1000の当量1/molを備えることを特徴とする請求項1に記載のプロトン交換材料。前記当量が、850~950であることを特徴とする請求項12に記載のプロトン交換材料。パーフルオロカーボン主鎖と、前記パーフルオロカーボン主鎖から延在するパーフルオロ側鎖と、を有するポリマを形成させることであって、前記側鎖が、複数のスルホンイミド基-SO2-NH-SO2-を有する架橋鎖を含む、ポリマを形成させることを備えたプロトン交換材料の製造方法。前記ポリマの形成が、パーフルオロスルホン酸の前駆体を合成し、前記パーフルオロスルホン酸前駆体中のスルホン酸基-SO2Fを、アミド基-SO2NH2に転換させることを含むことを特徴とする請求項14に記載の製造方法。前記ポリマの形成が、前記アミド基-SO2NH2を、スルホンイミド基-SO2-NH-SO2-に転換させることを含むことを特徴とする請求項15に記載の製造方法。前記ポリマの形成が、パーフルオロスルホン酸前駆体を合成し、直鎖型のスルホンイミド前駆体を合成し、該ポリマを製造するように前記パーフルオロスルホン酸前駆体と前記スルホンイミド前駆体とを架橋することを含むことを特徴とする請求項14に記載の製造方法。水などの溶媒に対する耐性を維持しながら、従来に比べて優れたイオン交換容量を有するプロトン交換材料を提供する。開示のプロトン交換材料が、パーフルオロカーボン主鎖perfluorinatedcarbonbackbonechainsと、そのパーフルオロカーボン主鎖から延在する側鎖と、を含む。その側鎖は、複数のスルホンイミド基-SO2-NH-SO2-を有する架橋鎖を含む。一例のプロトン交換材料の製造方法が、パーフルオロカーボン主鎖と、そのパーフルオロカーボン主鎖から延在するパーフルオロ側鎖と、を有するポリマを形成することを含む。パーフルオロ側鎖は、複数のスルホンイミド基-SO2-NH-SO2-を有する架橋鎖を含む。開示の実施例のプロトン交換材料は、燃料電池のプロトン交換膜、またはプロトン交換が望ましいその他の応用例で用いられうる。詳述するように、開示のプロトン交換材料により、水などの溶媒に対する耐性を維持しながら、プロトン交換部位の数をモルベースで増加させる能力を提供する。比較として、スルホン化テトラフルオロエチレンのプロトン交換部位の数が増加すると、プロトン伝導性は増加するが、水可溶分が増加し、これは燃料電池用途に悪影響をもたらす。逆に言えば、スルホン化テトラフルオロエチレンのプロトン交換部位の数が減少することにより、水に対する耐性は増加するが、プロトン伝導性は減少し、燃料電池性能はマイナスとなる。一例のプロトン交換材料は、パーフルオロカーボン主鎖と、そのパーフルオロカーボン主鎖から延在するパーフルオロ側鎖と、を含む。パーフルオロ側鎖は、複数のスルホンイミド基-SO2-NH-SO2-を有する架橋鎖を含む。実施例では、パーフルオロカーボン主鎖は-CF2-の構造を有する。パーフルオロ側鎖は一般構造-CxF2xOz-を含み、xは2以上、zは0以上である。例えば、側鎖は構造-{CF2q1-SI-CF2q2Ot}rを有し、ここでSIはスルホンイミド基であり、q1,q2は1以上であり、tは0以上である。実施例では、主鎖から延在する側鎖は、エンドキャップ鎖、架橋鎖、またはその両方であってもよい。エンドキャップ鎖は、少なくとも一つのスルホンイミド基-SO2-NH-SO2-を有し、2~5個のスルホンイミド基、あるいは5個を上回るスルホンイミド基を含みうる。さらにエンドキャップ鎖は、CF3基、またはSO3H基でキャップされてもよく、あるいは一部の側鎖がCF3基でキャップされ、別の一部がSO3H基でキャップされてもよい。CF3でキャップされたエンドキャップ鎖は複数のスルホンイミド基を含み、SO3Hでキャップされたエンドキャップ鎖の部分は少なくとも一つのスルホンイミド基を含みうる。プロトン交換材料では、パーフルオロ側鎖の20~99がエンドキャップ鎖であり、側鎖の1~80が架橋鎖である。別の実施例では、パーフルオロ側鎖の50~99がエンドキャップ鎖であり、側鎖の1~50が架橋鎖である。一実施例では、プロトン交換材料は以下に示す構造1を有し、ここで水平線はパーフルオロカーボン主鎖を示し、垂直線は側鎖を示し、SIはスルホンイミドであり、mは1以上、nは2以上、pは2以上である。側鎖および架橋鎖の割合は前述の通りである。別の実施例では、プロトン交換材料は以下に示す構造2を有し、ここで水平線はパーフルオロカーボン主鎖を示し、垂直線は側鎖を示し、SIはスルホンイミドであり、mは1以上、nは2以上、pは2以上である。側鎖および架橋鎖の割合は前述の通りである。別の実施例では、プロトン交換材料はパーフルオロカーボン鎖と、少なくとも一つのスルホンイミド基SI、-SO2-NH-SO2-を含んだパーフルオロ架橋鎖のみに配置されたプロトン交換部位と、を含み、スルホンイミド基の窒素はプロトン交換部位の一種である。すなわち、一つまたは複数のスルホンイミド基の一つまたは複数の窒素原子がプロトン交換材料内における唯一のプロトン交換部位である。例えば、プロトン交換材料は以下に示す構造3を有し、主鎖および架橋はパーフルオロカーボン鎖であり、mは2以上である。更なる実施例では、架橋はスルホンイミド構造SO2NHSO2CF2nmを有し、1≦n≦1000であり、mは2以上である。使用者は、所望の当量equivalentweight1/molのプロトン交換部位窒素原子を提供するように、側鎖内に選択された数のスルホンイミド基を有する開示の実施例のプロトン交換材料を設計しうる。プロトン交換材料の架橋鎖における一つまたは複数のスルホンイミド基の位置はまた、高いプロトン伝導性と、水などの溶媒に対する高い耐性のための、特定の当量を有する材料を設計する能力を提供する。例えば、パーフルオロカーボン鎖の架橋により、一つまたは複数のスルホンイミド基の流失を阻止し、それにより耐水性および耐膨張性を提供する。一部の実施例では、このプロトン交換材料は、スルホン化テトラフルオロエチレンNafionのイオン交換容量の2倍以上のイオン交換容量を有する。プロトン交換材料の当量は700~1,000である。この開示の範囲により、膜、あるいは燃料電池またはその他の応用例における所望のその他の形態において、相対的に高いプロトン伝導性と、適切なレオロジーとを提供する。さらに、スルホンイミド基はスルホン酸に比べて強酸である。更なる例では、その当量は850~950である。比較として、同様の約560を下回る当量のポリマは、膜として機械的に適切でない半固体の、低分子量の材料である。約1100を上回る当量のスルホン化テトラフルオロエチレンは、水またはその他の極性溶媒に対して溶解性の低い強固な固体物質である。使用者は、パーフルオロカーボン主鎖と、そのパーフルオロカーボン主鎖から延在するパーフルオロ側鎖とを有するポリマを形成することにより、開示のプロトン交換材料を製造することができ、そのパーフルオロ側鎖は、複数のスルホンイミド基-SO2-NH-SO2-を有する架橋鎖を含む。一例として、その製造は、パーフルオロスルホン酸の前駆体を合成し、パーフルオロスルホン酸前駆体中のスルホン酸基をアミド基-SO2NH2に転換させることを含む。使用者は、次いでアミド基-SO2NH2をスルホンイミド基-SO2-NH-SO2-に転換させる。プロトン交換材料の所望の構造に応じて、アミド基のスルホンイミド基への転換は、エンドキャップ剤、架橋剤、またはその両方を用いて実施される。その他の例では、製造は、パーフルオロスルホン酸前駆体を合成し、直鎖型のスルホンイミド前駆体を合成し、開示のプロトン交換材料ターゲット材を製造するようにスルホンイミド前駆体とパーフルオロスルホン酸前駆体とを架橋することを含む。一例の合成過程を以下のステップ1~3に示す。特徴部の組合せを例示に示すが、本発明の様々な実施例の利点を実現するために全ての特徴部を組み合わせる必要はない。換言すれば、本発明の実施例に従って設計されたシステムは、必ずしも図の一つに示された全ての特徴部または図に概略的に示す全ての部位を含むものではない。さらに、一実施例の選択された特徴部をその他の実施例の選択された特徴部と組み合わせてもよい。上記の記載は本質的に限定的なものではなく例示に過ぎない。本発明の真意を逸脱することなく開示の実施例に対する種々の変形や修正が当業者にとって明らかとなるであろう。したがって、本発明に付与される法的保護の範囲は付記の特許請求の範囲を検討することによってのみ決定される。"