随着科技的进步，柔性显示器件以其独特的超大屏、曲面屏及折叠屏等特点，正逐步改变人们的生活方式。作为柔性显示器件的关键组成部分，基板材料的选择至关重要。它不仅需要具备优异的力学性能和耐热性能，以满足后续器件的高温制程（往往超过400℃），还要具备低热膨胀系数，以匹配金属、无机半导体等材料的特性。此外，鉴于当前柔性显示器件存在的摄像头裸露等问题，未来的衬底材料必然向无色透明方向发展，以实现更理想的屏下摄像或透明显示效果。
目前，研究者已开发了超薄玻璃（UTG）作为基板材料，它继承了普通玻璃的高透明性、耐高温和低膨胀等优点，被视为极具潜力的候选材料。然而，UTG的缺点同样明显，如抗冲击性能不佳、制备工艺复杂、成本较高等，这些都限制了其广泛应用。因此，开发新型的无色透明聚酰亚胺（CPI）材料成为当前研究的热点。
聚酰亚胺（PI）因其刚性梯形主链结构和强烈的分子间作用力，展现出良好的耐高温性能、介电性能、尺寸稳定性和力学性能，广泛应用于微电子、航空航天等领域。但传统的PI大多呈现棕黄色，这主要归因于其分子结构中的电荷转移络合物（CTC）效应。为提升PI的透明性，研究者尝试通过分子结构设计减弱或破坏CTC效应，但往往伴随着热性能、力学性能或尺寸稳定性的下降。因此，如何在保持这些性能的同时提升透明性，成为CPI研究的核心挑战。
本研究采用环丁烷四酸二酐（CBDA）为二酐单体，选取含三氟甲基的2,2′-双(三氟甲基)-4-二氨基联苯（TFMB）和侧链含苯并咪唑基团的2-(3,5-二氨基苯基)-苯并咪唑（BBIA）作为二胺单体，通过两步法热酰亚胺化制得一系列侧链含苯并咪唑结构的半芳香聚酰亚胺（CPI-Hx）。通过调节BBIA单体的比例，可以调控体系内氢键的含量。
实验结果显示，所制备的CPI薄膜具有优异的光学透明性、耐热性能和力学性能。在380～780nm波长范围内的平均透过率高于85%，玻璃化转变温度（Tg）超过400℃，线性热膨胀系数（CTE）为15×10-6～17×10-6 K-1，最大拉伸强度达165MPa，模量为3.7～5.2GPa。
图5 无色透明聚酰亚胺薄膜的力学性能测试结果
李琇廷，硕士生导师，主要从事于高性能聚合物及功能聚合物的研究。先后获得中国纺织工业联合会优秀专利金奖、中国纺织工业联合会科技进步奖一等奖，主持国家自然科学基金青年基金1项和重点研发计划子课题1项，参与国家自然基金重点/面上项目、上海市教委重大项目等多个项目。
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