近日，三星發(fā)布第五代折疊屏手機(jī)，引來眾人圍觀。折疊屏手機(jī)最大優(yōu)勢在于柔性折疊，屏幕可彎曲多次而不變形，同時(shí)還具有剛性。究竟是什么材料賦予折疊屏手機(jī)這種特性？

柔性顯示器按照構(gòu)造可劃分為柔性基板、顯示介質(zhì)和薄膜封裝。而折疊技術(shù)的關(guān)鍵就在于柔性基板的開發(fā)，如何利用材料和技術(shù)實(shí)現(xiàn)可折疊是研究過程的關(guān)鍵技術(shù)。折疊屏手機(jī)使用的核心材料是透明聚酰亞胺。聚酰亞胺的分子結(jié)構(gòu)中含有十分穩(wěn)定的芳雜環(huán)，且分子結(jié)構(gòu)緊密，分子間及分子內(nèi)作用力強(qiáng)。這些優(yōu)點(diǎn)使其具有其他高分子材料無法替代的優(yōu)異性能，比如耐高低溫、低介電常數(shù)、易于實(shí)現(xiàn)微細(xì)圖形電路加工等。聚酰亞胺薄膜憑借自身優(yōu)勢被認(rèn)為是綜合性能最佳的有機(jī)高分子材料之一，已列入許多發(fā)達(dá)國家的中長期發(fā)展規(guī)劃。

折疊屏手機(jī)使用的材料并非傳統(tǒng)的聚酰亞胺薄膜，而是經(jīng)過一定加工得到的透明聚酰亞胺薄膜。因?yàn)榫埘啺贩肿咏Y(jié)構(gòu)中存在較強(qiáng)的分子間鍵合力，容易形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。這種物質(zhì)是造成材料對光產(chǎn)生吸收的元兇之一，導(dǎo)致傳統(tǒng)的聚酰亞胺薄膜呈現(xiàn)淺黃色，顯然不能直接用在折疊屏手機(jī)上?？蒲腥藛T通過在聚酰亞胺分子結(jié)構(gòu)中引入其他基團(tuán)的方式優(yōu)化聚酰亞胺，降低分子間作用力來減少電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物形成，從而制備出無色透明的聚酰亞胺薄膜，應(yīng)用于折疊屏手機(jī)。這種技術(shù)改進(jìn)不僅很好地克服了傳統(tǒng)聚酰亞胺薄膜顏色上的缺點(diǎn)，還保留了其優(yōu)異性能，這也是透明聚酰亞胺成為折疊屏手機(jī)核心材料的秘籍。

聚酰亞胺薄膜本身具有很多優(yōu)異特性，再加上其價(jià)格高昂、技術(shù)壁壘高，被稱為“黃金薄膜”。目前，作為一種特種工程材料之一，聚酰亞胺被譽(yù)為“21世紀(jì)最有希望的工程塑料”，在航空航天、微電子、纖維等領(lǐng)域都有著亮眼的表現(xiàn)。

聚酰亞胺分子結(jié)構(gòu)緊密，分子間鍵合力強(qiáng)，因此具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在低溫環(huán)境下仍能保持較高的分子運(yùn)動能力，從而保持較好的物理性能。太空的真空和高低溫環(huán)境，對航天器的保護(hù)外衣提出了苛刻要求，而聚酰亞胺薄膜憑借自身的優(yōu)點(diǎn)成為航天器外衣的首選材料。

如果安裝在導(dǎo)彈上的集成電路受到輻射，連接導(dǎo)彈的電腦就有可能發(fā)生邏輯錯誤。聚酰亞胺的耐化學(xué)特性和優(yōu)異的抗輻射特性在眾多材料中凸顯出來。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，高性能聚酰亞胺薄膜成為微電子制造與封裝的關(guān)鍵材料，廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路、柔性封裝基板。

在纖維方面，聚酰亞胺纖維主要用于軍用市場，民用市場正在開發(fā)。聚酰亞胺自身具有較高的阻燃性能，且發(fā)煙率低，屬于自熄性材料。由聚酰亞胺纖維織成的無紡布，是防火阻燃服裝最為理想的纖維材料。日常生活中，聚酰亞胺材料也是阻燃工作服、隔火毯的最優(yōu)選擇。而航天器上用的多層隔熱材料簡單改進(jìn)就是民用版本的急救毯，與航天器上的作用一樣，能有效反射人體發(fā)出紅外線，在緊急情況下維持人體體溫。

聚酰亞胺自發(fā)現(xiàn)起就是高分子材料中的“紅人”，在許多方面的應(yīng)用中都能看見它的身影，為科技發(fā)展和人類生活作出了巨大貢獻(xiàn)。但是與其他聚合物相比，它的制備成本和技術(shù)壁壘還是太高，所以，尋找降低成本和研發(fā)途徑是今后研究的重點(diǎn)方向之一。

（第一作者系西北師范大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，第二作者系西北師范大學(xué)碩士研究生）

來源: 科普時(shí)報(bào)