透明聚酰亚胺PI薄膜，在各个应用领域的具体优势是啥？
透明聚酰亚胺PI薄膜，在各个应用领域的具体优势是啥？
透明聚酰亚胺（PI）薄膜是一种具有优异性能的高分子材料，其独特的光学、热学和机械性能使其在多个领域展现出广泛的应用前景。本文将详细介绍透明聚酰亚胺薄膜在柔性光电子器件、光电应用、光降解防护、航天、汽车和能源等领域的具体优势和应用场景。
柔性光电子器件领域
透明聚酰亚胺薄膜在柔性光电子器件领域展现出卓越的性能。通过分子结构设计和有机/无机杂化改性，可以制备满足柔性光电子器件需求的薄膜。其柔性、色度和透明度可通过分子结构进行调控，并且可以利用计算化学方法进行辅助预测。
新型透明导电膜——超薄银导电膜，助力柔性电子发展
在以OLED为代表的有机光电子器件中，高性能透明柔性基底的制备至关重要。透明聚合物薄膜因体积轻薄、弯折性能好、种类丰富且兼容卷对卷大面积量产工艺等优势成为首选。素有“黄金薄膜”之称的聚酰亚胺薄膜更是最佳选择，它具备良好的光学性能，稳定的热学性能，能耐受有机溶剂的侵蚀。
可以分别以聚酰亚胺树脂粉和PAA为原料，采用旋涂工艺制备无色透明聚酰亚胺薄膜，可控制溶液黏度和旋涂转速制备不同厚度的柔性基底薄膜，且薄膜表面光滑平坦。该薄膜是一种负双折射材料，当膜厚较薄时，由于等倾干涉现象，薄膜透光率谱线会出现较大幅度振动。针对不同聚酰亚胺材料，可给出可用膜厚范围，避免薄膜透光率波动对器件发光光色的影响。
引入薄膜光学中减反射膜的设计思想，借助TFcalc光学薄膜设计软件，针对聚酰亚胺薄膜设计和优化由氮化硅和氧化硅交替的四层结构阻隔层，采用PECVD工艺制备。阻隔层的沉积可大幅度提高聚酰亚胺薄膜水氧阻隔性能，同时使复合膜的透光率在整个设计波段上明显提升，复合膜表面光滑平坦并且具有较高的表面能和铅笔硬度。
结合紫外光刻、电子束蒸发以及光刻胶剥离工艺在沉积了阻隔层的聚酰亚胺复合膜上制备正六边形Ni/Au金属网格。单独的金属网格已具备较高的导电性能、透光性能和弯折性能，还可作为辅助电极降低透明导电薄膜的方块电阻，在制备大面积透明柔性导电基底以及柔性触控膜方面有巨大应用潜力。
对聚酰亚胺薄膜采用无机纳米颗粒掺杂，利用掺杂颗粒对光的散射作用提高基底雾度以隐藏金属网格。通过研究掺杂颗粒与薄膜基体的相对折射率、掺杂粒径、掺杂浓度对复合膜透光率和雾度的影响，可根据实际需求选择掺杂条件，获得同时具备高透光率和高雾度的透明柔性基底。
光电应用领域
包含高极化部分和吸电子基团的聚酰亚胺通常具有高折射率和良好的透明度，在光电器件中具有巨大潜力。特别是在聚酰亚胺主链上引入羟基基团，是增强溶解性并为有机-无机键合提供反应位点的重要策略。有机聚合物粘合剂和无机填料制备的复合材料由于其增强的机械、热、光学和电学性能，最近引起了相当大的关注。
三星显示或在大尺寸折叠设备上,使用透明聚酰亚胺薄膜
此外，杂化薄膜中的无机成分还可以作为电子受体，稳定电荷转移复合物，从而产生电可编程数字存储性能。高性能聚酰亚胺还可以作为AgNWs-聚酰亚胺导电杂化薄膜的基底和保护剂，具有良好的粘附性、高弯曲性和优异的热稳定性。由于聚酰亚胺的高玻璃化转变温度，所得的AgNWs-聚酰亚胺电极可以在高温操作下保持其导电性能。因此，聚酰亚胺杂化物在光学和电学应用中具有广阔的前景。
光降解防护与应用领域
透明聚酰亚胺薄膜在光降解防护方面具有重要作用。从标准全芳香型PI薄膜的光降解机制、含氟与半脂环型透明PI薄膜的光降解研究以及透明PI薄膜光降解的防护与当前典型应用等角度进行阐述。光稳定剂在透明PI薄膜光降解防护中的应用具有可行性，且具有特定的应用特点和未来发展趋势。
航天领域
无色透明聚酰亚胺（CPI）薄膜是一种光学性能优异、机械性能良好、热学性能稳定、抗辐照性能优异的高分子材料。在航天器有限的空间和运载能力下，CPI薄膜被广泛应用在大口径光学透镜、柔性太阳能电池基板、遮光罩、太阳帆等航天器件。
航天器运行过程中，空间电子辐照可能导致CPI材料发生降解、导电等不良效应，而某些CPI薄膜具有优异的抗电子辐照性能，如CPI(TFMB-BADPS)薄膜在经过最大剂量的电子辐照后，在特定波长处的透射率下降率均小于5%。
电子辐照会导致CPI分子结构中酰亚胺环、脂环结构、C=O、C-O、O=S=O键的断裂，以及部分键的重组和交联，但通过测试分析发现与苯环中的C直接相连的-CF₃比与C直接相连的-CF₃更稳定，脂环结构相比于苯环结构在电子辐照时更易发生断裂，这主要是因为苯环结构的共轭效应，能分散辐照能量，表现出良好的抗辐照性能。
汽车领域
汽车在不同的环境条件下使用，透明聚酰亚胺薄膜能够承受发动机舱的高温以及户外的各种恶劣天气条件，如高温暴晒、低温冷冻、酸雨侵蚀等，长期保持性能稳定，可用于制造汽车传感器罩、车灯透镜等部件。
透明聚酰亚胺薄膜的轻量化特性有助于汽车制造商实现车辆的轻量化目标，降低油耗和尾气排放，提升汽车的燃油经济性和环保性能，同时也不影响汽车的安全性和可靠性。
其良好的机械性能和抗冲击性在汽车行驶过程中，能够承受路面颠簸、石子撞击等外力冲击，不易破裂或损坏，保障汽车零部件的正常使用和行车安全。
其高透明度和良好的光泽度可以满足汽车制造商对于外观设计的要求，使汽车零部件具有更好的视觉效果，提升汽车的整体品质和美观度。
能源领域
具有优良的耐热性和耐候性，可作为太阳能电池的基板材料，在长期的户外使用过程中，能够承受阳光直射、高温、潮湿等环境因素的影响，保证太阳能电池的性能稳定和寿命。
其良好的导电性和透光性使其有可能作为透明电极材料应用于一些新型的能源器件中，如有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等，替代传统的铟锡氧化物（ITO）电极，降低成本并提高器件的性能。
具有较高的机械强度和化学稳定性，能够在锂离子电池中起到隔离正负极、防止短路的作用，同时允许锂离子的自由通过，提高电池的安全性和循环性能。
在燃料电池中，透明聚酰亚胺薄膜可用于制造质子交换膜等关键部件，其优异的化学稳定性和质子传导性能有助于提高燃料电池的效率和寿命。
透明聚酰亚胺薄膜凭借其独特的性能优势，在多个领域都展现出了广阔的应用前景，随着技术的不断进步和成本的降低，其应用范围还将进一步扩大。
资料来源：聚酰亚胺在线
（转自：新材料研习社）