透明聚合物集高透明度、可调控折射率、易加工成型、密度低、绝缘性良好等特点于一体,能够代替传统玻璃实现光学元件的轻量化设计。目前常用的透明聚合物材料,如PC、PMMA、PET、CPI、COC等,在透明性、耐热性、加工及尺寸稳定性等方面各具优势,然而往往缺乏高弹性,韧性及延展性也显不足。随着柔性电子、可穿戴设备、电子皮肤等新兴应用场景的兴起,学术界与工业界对透明聚合物材料提出了全新的性能要求:不仅需要优异的透明性与机械性能,还要求具备良好的柔韧性、回弹性及使用稳定性(耐受高温、外力及化学腐蚀等)。
近期,在国家重点研发计划的支持下,中国科学院化学研究所工程塑料实验室董侠团队围绕高透明脂环类聚酰胺弹性体的多尺度聚集态结构展开了系统研究。研究团队基于前期对透明热塑性弹性体的研究基础(Adv. Mater.2018, 30 (38): 201802556, Chem. - Eur. J.2023, 29, e202300622; Chin. J. Chem.2024, 42: 943-950),开发了一类具有弱微相分离程度的新型高透明聚酰胺弹性体材料(LCPAE)。研究团队使用4,4’-二氨基二环己基甲烷(PACM)代替直链二元胺,以抑制弹性体的硬段结晶;同时使用分子量较低的PTMEG650作为软段,进一步降低微相分离程度,打破相锁定,削弱相区界面并降低相区尺寸至可见光波长以下,从而提高了结构均一性。弥散分布的界面层及较小的相区尺寸有效抑制了相界面处的光散射,同时大量混溶相区作为过渡区域,可有效缓解软硬段间折光指数不匹配的问题。通过上述嵌段结构设计,LCPAE的光学性能得到有效提高,厚度0.2 mm的热压成型薄膜在550 nm波长下的透光率可达到91.1%,且在升降温过程及单轴拉伸过程中得到良好保持;拉伸强度大于30MPa,断裂伸长率大于1000%,耐水解、耐极性溶剂、减震防护等性能俱佳,可用作透明减震/缓冲部件或透明防护罩/视窗等。
相关研究成果近期发表在Advanced Materials期刊(Advanced Materials, 2026:e73623),论文共同第一作者为博士生任宇婷与苏晨龙,通讯作者为董侠研究员。
18121353183 欧阳先生