上海有机所在含氟高频低介电材料的研究方面取得进展

伴随着4G通信技术的广泛应用及其5G通信技术的历久弥新发展趋势，更高频率的通信技术(6G,7G…10G)将是今后的发展趋向，回应高频率低介电原材料的要求也日益提升。高频率低介电原材料必需满足在高频率条件下维持低的相对介电常数及介电损耗，此外，原材料自身还应满足低吸水性、高耐温性、物理性能及其工艺性能出色等运用标准。含氟量高聚物在高频率条件下具备出色的低介电气性能，如聚四氟乙烯（PTFE），但由于其分子结构可塑性的几点缘由，造成其生产加工特性较弱，必需根据在其外型开展离子注入解决提高与铜泊的粘结力，才可以开展下一步运用。因而，发展趋势易生产加工、性能卓越的含氟量低介电原材料具备焦虑不安的实际意义。

　　中国科学院上海有机所有机化学作用分子结构生成与拼装化学校重点实验室房强研究组在这里一行业进行管理体系科学研究，行驶三氟乙烯基醚的可加温成环的特点，发展趋势可热化学交联的含氟量高聚物，并在最近获得一系列科研成果。根据设置多聚合度(>3)大单个的对策，促使高聚物的链提升朝各个方位开展，有商业用地防止了三氟乙烯基醚单个无法产生高相对分子质量高聚物的缺点。该对策既可改进含氟量高聚物的工艺性能，又能得到出色的绝缘性能、耐温性和透光性等。在三氟乙烯基醚的生成方式上，恰当地将偏碱强而亲核性弱的2,6-二甲基哌啶锂 (LTMP)用以四氟乙基醚的切除反映，简单而高成品率地制取了四庖代三氟乙烯基醚的四苯甲烷气体（TPM-TFVE）。该分子结构具备四面体框架，根据热化学交联可得到带有微孔板构造的含氟量高聚物。该高聚物主要表现出很好的介电气性能，其相对介电常数在10 MHz下列小于2.29，在高频率5 GHz下的相对介电常数和介电损耗各自为2.36和1.29×10^-3，好于传统式的商业低介电原材料（Macromolecules 2016, 49,7314）。

　　图1 四聚合度三氟乙烯基醚单个及高聚物的生成。

　　倍半二甲基硅氧烷（POSS）是具备与众不同笼型构造的纳米复合材料，常做为添加物引进高聚物中以改进其结构力学和电极化等特性。但POSS的氟功能性科学研究较少，关键原因缘由是缺乏立即氟化氢的有效方式。通过探寻，该研究组选用高效率的铂催化反应硅氢加成反应，一步反映将要含氟量官能团引进到POSS中，完成了POSS的氟烷基化和功能性。该方式使难溶和硅化物的POSS即能消溶也可以融化，热聚合得到的新式有机化学-有机物成键原材料塑胶板材和塑料薄膜，反映出较高的渗透性和高频率标准的出色介电气性能（5 GHz时的相对介电常数2.51，介电损耗3.1 × 10^-3）。乃至在湿冷的条件中，这类成键原材料仍能维持牢固的介电气性能，为该原材料在差拍通讯行业中的潜在的运用造就了标准（ACS Appl. Mater. Interfaces 2017,9, 12782）。

　　图2 有机化学-有机物成键的含氟量POSS的制取。

　　该研究组还发觉，有机化学二甲基硅氧烷水解反应缩合反应中会造成Si-OH官能团，硅氢加成反应中也会造成软性-Si-CH₂-CH₂-开链，这种官能团和开链的存有，对高频率下硅氧烷的介电气性能和热牢固性有不好危害。为化解这一题型，该研究组根据一步Piers-Rubinsztajn反映，对基本工业生产材料正硅酸乙酯（TEOS）开展了氟功能性，原点产生的含氟量有机化学二甲基硅氧烷大单个热聚合后可产生全透明塑料薄膜，该塑料薄膜在10 GHz的超高频下，呈现相对介电常数2.50、介电损耗4.0 ×10^-3的出色特性，而简单的未造孔的二氧化硅塑料薄膜和聚有机化学聚硅氧烷的相对介电常数通常超过3.0（Macromolecules 2017, 50, 9394）。

　　图3 根据TEOS的含氟量有机化学二甲基硅氧烷大单个和高聚物的制取。

　　以上分析工作中关键由孙晶副研究员，博士研究生王佳佳和罗乙杰等进行，并取得国家科技部、我国纯天然科学合理基金委、中科院战略主导高新科技重点(B类)的支助。

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