【摘要】 氢键对薄膜的柔性和介电性能存在一定影响

本期我们继续介绍共聚改性获得高介电材料的知识。

氢键对薄膜的柔性和介电性能存在一定影响。在分子设计的基础上调谐构象氢键阵列是改善介电性能的一个有效方法，氢键以trans/trans构象排列，单位体积有效偶极矩增加，以cis/trans构象排列则导致偶极矩相互抵消，因此获得高trans/trans构象有利于介电常数的提高。

Feng等选择带有刚性或柔性基团的多种二胺和二异氰酸酯共聚，探讨这些基团对氢键构象的影响。基于脂肪族聚硫脲同时包含trans/trans和cis/trans氢键构象，他们以1,3-环己二胺和二异氰酸酯聚合制备柔性聚硫脲薄膜。研究发现，带有刚性苯环和联苯基团的聚硫脲（PTU）薄膜介电性能较差；带有羧基苯基团的PTU介电常数提高归因于永久偶极矩的增加；而含柔性环己基的PTU trans/trans构象所占比例高达72%，介电常数为5.1，介电损耗为0.0087，cis/trans构象在锯齿状氢键阵列中以缺陷形式存在，产生更多随机偶极子，这些偶极作为电子的强散射中心，产生高击穿强度（652 MV·m-1）。向绝缘聚合物中引入含π-共轭结构的导电聚合物，在外加电场作用下，绝缘畴和导电畴界面处形成电荷累积和局部偶极有助于获得高介电性能材料。

Zhou等对绝缘双-3,5-（3′,5′-双（三氟甲基）联苯酰氧甲基）-苯基降冰片烯吡咯烷（BTNP）和导电4-（3′,5′-双（三氟甲基）联苯甲酸）-1,6-庚二炔（FBHD）进行串联的开环易位聚合（ROMP）和易位环化聚合（MCP），得到的嵌段共聚物难以成膜，为改善成膜性，引入环辛烯（COE）制备三嵌段共聚物，COE提供较长的脂肪链使聚合物具有柔性，合成方法如图所示。

本期由于版面原因，更多关于高介电材料的知识我们下一期再介绍。

参考文献

[1] Ye H,Xu C,Meng N,Meng Z,Xu L. Journal of Materials Science: Materials in Electronics,2018,29,(8):6619.

[2] Wei J,Tang H,Liu X. Journal of Materials Science: Materials in Electronics,2013,25,(1):520.

[3] Zhang C,Wang D,He J,Liang T,Hu G-H,Dang Z-M. Polymers for Advanced Technologies,2014,25,(9):920.

[4] Choi J,Joo M,Seong H,Pak K,Park H,Park C W,Im S G. ACS Appl Mater Interfaces,2017,9,(24):20808.

 

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