面向未来柔性电子的趋势，产品迭代与多场景应用对柔性衬底的性能需求进一步升级，特别体现在轻质柔性、透明耐热等方面。对柔性透明OLED显示，作为关键支撑衬底的高分子膜材料，其高柔韧、高透明、大尺寸及卷对卷工艺等优势，具有媲美替代超薄玻璃衬底的潜力，进而极大拓宽其在全透明柔性显示、屏下人脸识别等新一代集成应用的前景。鉴于柔性OLED高温制程需求，透明膜材的尺寸热稳定性、耐热黄变性等同样至关重要。因此，如何实现高分子衬底膜的高透明、高耐热、低膨胀、力学韧性的协同提升，既是一项重要的材料科学课题，亦具有显著的市场需求与现实意义。
近期，华南理工大学黄明俊教授团队基于芳香性、高含氟、空间扭转的刚性分子链设计策略，成功构筑适用于柔性OLED衬底的透明聚酰亚胺（CPI）衬底膜材料。具体地，重点设计合成了6种芳香刚性三联苯二胺，并精细调控F或CF3的数量，实现了结构上的相似性与递进性变化。同时，充分考虑其聚合活性、电荷转移（CT）等，该团队理性地选择了刚性芳香的BPDA二酐，如图1所示，以匹配于设计含氟二胺体系。再者，经典两步法聚合与热亚胺工艺更保证了规模工业卷对卷的工艺可靠性。
图1 高含氟芳香二胺及其空间扭转单晶结构与聚合流延工艺.
进一步地，为更适用于超高温度的TFT工艺，如非晶氧化物（ASO，350 °C）或低温多晶硅（LTPS，450 °C）TFT工艺，选用高刚棒性、高热稳定性和成本低廉的PMDA二酐，以共聚优化BPDA/12FTP体系。通过精准调控，最终筛选出应用性极佳的co-CPI薄膜，其PMDA含量介于40 mol%与60 mol%之间。其具体体现为：高耐热性（Tg ≥ 300 ℃、Td5 ≥ 560 ℃)、低热膨胀系数（CTE ≤ 3 ppm/K）、高透明性（T450 ≥ 83%、Ttotal ≥ 90%）、低黄度及低黄变（b* ≤ 5、ΔYI ≤ 2.5）和优异的力学韧性（σm ≥ 300 MPa、Et ≥ 4.5 GPa），如图3所示。这呈现出极大潜力地应用于各种柔性高端显示或涉及高温加工条件的工艺中。
图3 CPI薄膜的共聚性能优化与已报道的性能优势对比.
综上所述，本研究为各种在极端工作条件下应用的透明高分子的开发提供科学借鉴、应用启发，具体如LTPS-TFT或ASO-TFT工艺的柔性OLED用高端透明显示衬底。该工作以“Development of Fluorinated Colorless Polyimides of Restricted Dihedral Rotation toward Flexible Substrates with Thermal Robustness”为题发表于《Macromolecules》上。该论文的第一作者是华南理工大学的鲍峰博士与邱陆浩硕士研究生，通讯作者为黄明俊教授。程正迪院士为本研究的科学立意、前瞻性、研究深度等给予了有价值的宝贵指导。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c00168
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