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

柔性顯示器按照構造可劃分為柔性基板、顯示介質和薄膜封裝。而折疊技術的關鍵就在于柔性基板的開發，如何利用材料和技術實現可折疊是研究過程的關鍵技術。折疊屏手機使用的核心材料是透明聚酰亞胺。聚酰亞胺的分子結構中含有十分穩定的芳雜環，且分子結構緊密，分子間及分子內作用力強。這些優點使其具有其他高分子材料無法替代的優異性能，比如耐高低溫、低介電常數、易于實現微細圖形電路加工等。聚酰亞胺薄膜憑借自身優勢被認為是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，已列入許多發達國家的中長期發展規劃。

折疊屏手機使用的材料并非傳統的聚酰亞胺薄膜，而是經過一定加工得到的透明聚酰亞胺薄膜。因為聚酰亞胺分子結構中存在較強的分子間鍵合力，容易形成電荷轉移絡合物。這種物質是造成材料對光產生吸收的元兇之一，導致傳統的聚酰亞胺薄膜呈現淺黃色，顯然不能直接用在折疊屏手機上?？蒲腥藛T通過在聚酰亞胺分子結構中引入其他基團的方式優化聚酰亞胺，降低分子間作用力來減少電荷轉移絡合物形成，從而制備出無色透明的聚酰亞胺薄膜，應用于折疊屏手機。這種技術改進不僅很好地克服了傳統聚酰亞胺薄膜顏色上的缺點，還保留了其優異性能，這也是透明聚酰亞胺成為折疊屏手機核心材料的秘籍。

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

聚酰亞胺分子結構緊密，分子間鍵合力強，因此具有較高的玻璃化轉變溫度，在低溫環境下仍能保持較高的分子運動能力，從而保持較好的物理性能。太空的真空和高低溫環境，對航天器的保護外衣提出了苛刻要求，而聚酰亞胺薄膜憑借自身的優點成為航天器外衣的首選材料。

如果安裝在導彈上的集成電路受到輻射，連接導彈的電腦就有可能發生邏輯錯誤。聚酰亞胺的耐化學特性和優異的抗輻射特性在眾多材料中凸顯出來。隨著電子工業的發展，高性能聚酰亞胺薄膜成為微電子制造與封裝的關鍵材料，廣泛應用于超大規模集成電路、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。聚酰亞胺自身具有較高的阻燃性能，且發煙率低，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、隔火毯的最優選擇。而航天器上用的多層隔熱材料簡單改進就是民用版本的急救毯，與航天器上的作用一樣，能有效反射人體發出紅外線，在緊急情況下維持人體體溫。

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

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

來源：科普中國