基于密度泛函和分子动力学筛选,通过改变聚酰亚胺主链结构、含氟取代基位置和聚倍半硅氧烷官能团种类,从单体、小分子合成了理论性能优异的聚酰亚胺基体和纳米填料。通过原位聚合,成功制备了具有低介电常数、低介电损耗、高热稳定性、高击穿强度的聚酰亚胺纳米复合材料。在10-1~107 Hz频率内,介电常数低至2.35-2.45,介电损耗仅为0.0011-0.0046。目前此材料已作为NV色心量子微波传感器,展现出极低的信号损失(S21=-11.67 dB at 3.7 GHz) 和极大的磁场强度(2.00 G at 3.7 GHz)。
1、 与商业化聚酰亚胺KAPTON对比,在103 Hz下,介电常数降低了约30%,介电损耗降低了约32%,极低的信号损失提高了电子器件的工作稳定性。
2、 良好的尺寸稳定性(46.19 ppm/°C)、高玻璃化转化温度(273.91°C)、极好的耐酸性和较高的击穿强度(249.5 kV/mm)满足集成电路加工过程涉及的高温、酸性和高压环境。
3、 在可见光波长内(390~780 nm),展现出良好的光透过率,拓展应用空间。
4、 在 GB/T1034-2008吸水性测试种,展现了低至0.30%的吸湿性,可以满足潮湿环境或水下应用的性能稳定性。
PI具有最高的阻燃等级(UL-94),良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性能、耐辐照性能、低介电损耗,且这些性能在很宽的温度范围(-269℃-400℃)内不会发生显著变化,被誉为“二十一世纪最有希望的工程塑料之一”,有“解决问题的能手”之称,可以说“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术” 。本项目的研究成果主要用于集成电路领域。
李春忠教授:英国皇家化学会会士,国际先进材料协会会士,2018-2022年科睿唯安跨学科领域全球高被引科学家,教育部长江学者特聘教授,国家杰出青年科学基金获得者,国家“万人计划”科技创新领军人才,纳米材料化工科技部重点领域创新团队负责人,上海市政协常委。入选国家百千万人才工程,国家有突出贡献中青年专家,全国优秀教师,全国优秀科技工作者,教育部跨世纪优秀人才,上海领军人才,上海市“五一”劳动奖章获得者,上海市自然科学牡丹奖,上海市青年科技英才,上海市优秀学科带头人,上海市曙光学者,上海市青年科技启明星。国家自然科学基金委员会第十二、十三届化学科学部专家评审组成员,第八届教育部科技委量子科学与柔性电子专委会委员。
张玲教授: 国家优秀青年科学基金获得者,教育部新世纪优秀人才,上海市领军人才,上海市青年科技英才,上海市曙光学者,上海市青年科技启明星,第八届上海市巾帼创新奖和上海市三八红旗手标兵,中国颗粒学会青年颗粒学奖。主要从事聚合物复合材料的制备及应用研究。获得2017年度上海市技术发明一等奖、2009年度国家科技进步二等奖和2006、2009年度上海市科技进步一等奖等。
低介电常数、低介电损耗集成电路用聚酰亚胺纳米复合材料,具有巨大的市场价值。根据预计 2022 年全球 PI 薄膜将达到 24.5 亿美元。其中,电子显示、柔性印刷电路(FPC)和导热石墨膜将成为全球聚酰 亚胺薄膜市场规模最大、增长最快的应用领域 。