聚酰亞胺材料具有優異的耐低溫、抗輻射、介電和機械性能,熱膨脹系數低,無毒自熄,可用于制作薄膜、涂料、先進復合材料、纖維、工程塑料、電光材料、光刻膠等。其中,聚酰亞胺薄膜是電子、微電子、航空航天等行業不可或缺的材料之一,其優異的耐熱性和可彎曲的柔韌性使其具有柔性。
然而,傳統的聚酰亞胺薄膜一般是完全芳香的,一般是由二胺和二酐通過縮聚制備預聚物,然后亞胺化。二胺殘基的給電性和二酐殘基的吸電性導致分子內電荷運動,形成電子轉移絡合物(CTC) ,導致透光率低,薄膜呈現特有的黃色或棕黃色,其在光學領域的應用受到很大限制。目前國內外研究者通過在聚酰亞胺骨架中引入含氟基團、脂肪族結構、非共面結構、間置取代結構和砜基團來抑制 ctcs 的形成,從而提高了聚酰亞胺薄膜的透光率,降低了薄膜的黃色指數。
透明PI的應用
隨著經濟時代的發展,光電器件的更新升級換代速度越來越多越快,人們通過對光電器件的性能也提出了問題越來越高的要求,如輕質化、超薄化和柔性化等。這種變化趨勢為無色 透明聚酰亞胺光學薄膜的發展學生提供了巨大的機遇。無色透明PI薄膜技術具有輕薄、透明、可耐高溫、加工性 好等優點,可用于企業柔性結果顯示控制器件、柔性太陽能電池等 各種不同基體,在光電子信息領域得到了一個廣泛的應用。此外,無色透明PI薄膜主要還是中國未來柔性封裝的重點分析研究活動材料。
1、柔性顯示器件襯底
柔性襯底是柔性顯示器件中的重要組成部分, 起到了結構支撐以及為光信號傳輸提供介質的作 用,柔性襯底的特性和功能在很大程度上決定著柔 性器件的質量。目前,柔性顯示器的襯底主要有三 種:薄玻璃、透明塑料(聚合物)和金屬箔。透明塑 料基體與薄玻璃都具有良好的透光率,但透明塑料 基體同時還具有與金屬箔相當的柔韌性。因此, 透明塑料基體是柔性顯示的理想選擇。采用塑料襯 底的柔性顯示器具有薄、輕、柔性好等優點,具有廣 闊的發展前景。無色透明PI薄膜熱穩定性能和機 械性能優異,抗張強度高,除了目前廣泛使用的聚對 苯二甲酸乙二醇酯(PET) 薄膜外,PI薄膜被業界認 為是最適宜做柔性襯底的材料之一。
2. 柔性薄膜太陽能電池基板
柔性薄膜太陽能電池是一種性能優異、成本低廉的先進電池,可用于太陽能手電筒、太陽能背包、太陽能汽車或集成在屋頂或外墻上,用途廣泛。傳統的薄膜太陽能電池對形狀沒有適應性,而在柔性聚合物基底上制備薄膜太陽能電池可以解決這一問題,降低電池的重量和成本。無色透明的PI薄膜具有優異的光學透明性和耐高溫性,在加工過程中可以承受450℃以上的高溫,為生產高效太陽能電池提供了可能。
3、柔性封裝材料基板
封裝是指用絕緣材料封裝集成電路,使電路與外界絕緣,以防止空氣中的雜質腐蝕電路,并便于電路的安裝和運輸。目前,光電器件的發展趨勢是超薄化、輕量化和柔性化,這就需要相應的高性能柔性包裝材料。傳統的玻璃基板由于厚度大、質量高、柔韌性差,不能滿足未來柔性包裝材料的要求。無色透明 PI 薄膜能夠滿足柔性、透明光、高溫、高壓的要求,是未來柔性包裝基材的首選材料。
通過分子結構設計,如引入含氟基團、脂環結構、非共面結構、間位取代結構、砜基等,可以有效提高聚酰亞胺薄膜的光學性能。進入主鏈,或者結合以上因素發揮協同作用。在提高PI薄膜光學性能的同時,還要考慮PI薄膜的其他性能,如機械性能、介電性能和熱穩定性。此外,納米復合效應可以在保持PI薄膜光學性能的前提下,降低其熱膨脹系數,提高其力學和耐熱性能。
無色透明PI薄膜無疑是一種信息技術進行含量高、附加 值高的新型建筑材料,優良的綜合系統性能使其能夠成為中國先進光 電器件的理想的人選擇。可以預見,隨著光電制造企業需求 的不斷提高增加,無色透明PI薄膜的研究方法將會越來越受到學術 界和工業界的更多學生關注,無色透明PI薄膜正面臨著 巨大的發展歷史機遇。
目前,無色透明 PI 薄膜在市場上非常有限,成本昂貴,僅用于高端電子產品。因此,如何降低無色透明 PI 薄膜的成本是值得廣大材料研究者深入研究的課題。