本文来源 | 新材料在线

 

聚酰亚胺材料具有优良的耐低温性、耐辐射性、介电性能和机械性能，热膨胀系数低，无毒可自熄， 可用于制造薄膜、涂料、先进复合材料、纤维、工程塑料、电-光材料、光刻胶等，其中聚酰亚胺薄膜是当今电子、微电子以及航天航空等工业中不可或缺的材料之一，其优异的耐热性能和可弯曲的柔韧特性 使其成为柔性封装以及柔性光电器件中的重要材 料，受到了学者的重点研究。

 

然而，传统的聚酰亚胺薄膜一般属于全芳香族， 且一般由二胺和二酐通过缩聚反应制得预聚物，再 经过亚胺化处理制得。二胺残基的给电子性和二酐 残基的吸电子性导致了分子内电荷的运动，形成电 子转移络合物(CTC)，从而透光率低，薄膜显示出特 征黄色或棕黄色，大大限制了其在光学领域的应用。目前国内外学者通过在聚酰亚胺主链上引入含氟基 团、脂环结构、非共平面结构、间位取代结构、砜基等 抑制CTC的形成，从而提高聚酰亚胺薄膜的透光 性，降低薄膜的黄色指数。

 

透明PI的应用

随着时代的发展，光电器件的更新换代越来越 快，人们对光电器件的性能也提出了越来越高的要 求，如轻质化、超薄化和柔性化等。这种趋势为无色 透明聚酰亚胺光学薄膜的发展提供了巨大的机遇。无色透明PI薄膜具有轻薄、透明、可耐高温、加工性 好等优点，可用于柔性显示器件、柔性太阳能电池等 各种基体，在光电子领域得到了广泛的应用。此外， 无色透明PI薄膜还是未来柔性封装的重点研究 材料。

 

1、柔性显示器件衬底

柔性衬底是柔性显示器件中的重要组成部分， 起到了结构支撑以及为光信号传输提供介质的作 用，柔性衬底的特性和功能在很大程度上决定着柔 性器件的质量。目前，柔性显示器的衬底主要有三 种:薄玻璃、透明塑料(聚合物)和金属箔。透明塑 料基体与薄玻璃都具有良好的透光率，但透明塑料 基体同时还具有与金属箔相当的柔韧性。因此， 透明塑料基体是柔性显示的理想选择。采用塑料衬 底的柔性显示器具有薄、轻、柔性好等优点，具有广 阔的发展前景。无色透明PI薄膜热稳定性能和机 械性能优异，抗张强度高，除了目前广泛使用的聚对 苯二甲酸乙二醇酯(PET) 薄膜外，PI薄膜被业界认 为是最适宜做柔性衬底的材料之一。

 

2、柔性薄膜太阳能电池衬底

柔性薄膜太阳能电池是一种性能优良且成本低 廉的先进电池，可用于太阳能手电筒、太阳能背包、 太阳能汽车或集成在屋顶或外墙上，用途十分广泛。传统的薄膜太阳能电池对形状没有适应性，而在柔 性聚合物基板上制备薄膜太阳能电池可以解决这一 问题，并能降低电池的重量和成本。无色透明PI薄 膜具有极佳的光学透明性和优异的耐高温性，可以 承受加工过程中450 ℃以上的高温，为生产高效太 阳能电池提供了可能。

 

3、柔性封装材料基板

封装指的是用绝缘材料将集成电路打包，将电 路与外界隔离，以防止空气中的杂质腐蚀电路，同时 也便于电路的安装和运输。目前，光电器件的发展 趋势为超薄化、轻质化和柔性化，这就需要相应的高 性能柔性封装材料。传统的玻璃基板厚度较大，质 量偏大且不具备柔性，无法满足未来柔性封装材料的要求。无色透明 PI薄膜能满足柔性要求，且透明质轻，可耐高温和高压，因此是未来柔性封装基板材 料的首选。

 

总结

通过分子结构设计，如在主链上引入含氟基团、 脂环结构、非共平面结构、间位取代结构、砜基等，或 者将上述因素结合起来发挥协同作用，都能有效地 提高聚酰亚胺薄膜的光学性能。在提高PI薄膜的 光学性能同时，也要兼顾PI薄膜的其他性能，如力 学性能、介电性能和耐热稳定性。此外，利用纳米复 合效应可以在保持PI薄膜光学性能的前提下，降低 薄膜的热膨胀系数提高机械和耐热性能。

无色透明PI薄膜无疑是一种技术含量高、附加 值高的新型材料，优良的综合性能使其成为先进光 电器件的理想选择。可以预见，随着光电制造需求 的不断增加，无色透明PI薄膜的研究将会受到学术 界和工业界的更多关注，无色透明PI薄膜正面临着 巨大的发展机遇。

目前无色透明PI薄膜在市面上非常有限，成本 昂贵，仅应用于高端电子产品。因此，如何降低无色 透明PI薄膜的成本值得广大材料研究人员深入 研究。

 

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