随着4G通讯技术的普及以及5G通讯技术的赓续发展，更高频的通讯技术(6G,7G…10G)将是将来的发展趋势，响应高频低介电材料的需求也日益增加。高频低介电材料必要知足在高频条件下保持低的介电常数及介电损耗，除此之外，材料自己还应知足低吸水率、高耐热性、力学性能以及加工性优秀等应用条件。含氟聚合物在高频条件下具有优秀的低介电性能，如聚四氟乙烯（PTFE），但因为其分子惰性的缘故原由，导致其加工性能较差，必要通过在其外观进行刻蚀处理增长与铜箔的粘结性，才能进行下一步应用。因此，发展易加工、高性能的含氟低介电材料具有紧张的意义。 

　　中科院上海有机所有机功能分子合成与组装化学院重点实验室房强课题组在这一领域开展体系研究，行使三氟乙烯基醚的可加热成环的特征，发展可热交联的含氟聚合物，并在近期取得一系列研究成果。通过设计多官能度(>3)大单体的策略，使得聚合物的链增加朝多个方向进行，有用地避免了三氟乙烯基醚单体难以形成高分子量聚合物的缺陷。该策略既可改善含氟聚合物的加工性，又能获得优秀的绝缘性、耐热性和透明性等。在三氟乙烯基醚的合成方法上，巧妙地将碱性强而亲核性弱的2,6-二甲基哌啶锂 (LTMP)用于四氟乙基醚的消弭反应，简便而高收率地制备了四庖代三氟乙烯基醚的四苯甲烷（TPM-TFVE）。该分子具有四面体骨架，通过热交联可获得含有微孔结构的含氟聚合物。该聚合物表现出极好的介电性能，其介电常数在10 MHz以下低于2.29，在高频5 GHz下的介电常数和介电损耗分别为2.36和1.29×10^-3，优于传统的商用低介电材料（Macromolecules 2016, 49,7314）。 

　　图1 四官能度三氟乙烯基醚单体及聚合物的合成。 

　　倍半硅氧烷（POSS）是具有独特笼型结构的纳米材料，常作为添加剂引入聚合物中以改善其力学和介电等性能。但POSS的氟功能化研究较少，重要缘故原由是缺少直接氟化的有用方法。经过探索，该课题组采用高效的铂催化硅氢加成反应，一步反应即将含氟基团引入到POSS中，实现了POSS的氟烷基化和功能化。该方法使难溶和难熔的POSS既能消融也能熔化，热聚合获得的新型有机-无机杂化材料片材和薄膜，体现出较高的透明性和高频条件的优秀介电性能（5 GHz时的介电常数2.51，介电损耗3.1 × 10^-3）。甚至在潮湿的环境中，这种杂化材料仍能保持稳固的介电性能，为该材料在高频通信领域中的潜在应用创造了条件（ACS Appl. Mater. Interfaces 2017,9, 12782）。 

　　图2 有机-无机杂化的含氟POSS的制备。 

　　该课题组还发现，有机硅氧烷水解缩合中会产生Si-OH基团，硅氢加成反应中也会产生柔性-Si-CH₂-CH₂-链段，这些基团和链段的存在，对高频下聚硅氧烷的介电性能和热稳固性有不利影响。为解决这一题目，该课题组通过一步Piers-Rubinsztajn反应，对基础工业质料正硅酸乙酯（TEOS）进行了氟功能化，原位形成的含氟有机硅氧烷大单体热聚合后可形成透明薄膜，该薄膜在10 GHz的超高频下，展现介电常数2.50、介电损耗4.0 ×10^-3的优秀性能，而通俗的未造孔的二氧化硅薄膜和聚有机硅氧烷的介电常数通常大于3.0（Macromolecules 2017, 50, 9394）。 

　　图3 基于TEOS的含氟有机硅氧烷大单体和聚合物的制备。 

　　上述研究工作重要由孙晶副研究员，博士生王佳佳和罗乙杰等完成，并获得科技部、国家天然科学基金委、中国科学院战略性先导科技专项(B类)的资助。 

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