本文通过分子设计,合成一系列有机-无机杂化高分子,以此合成的高分子为模板,制备多孔低介电材料。通过改变杂化高分子中有机基团分子链的长度及结构,有效实现材料中孔洞大小及分布控制;采用各种现代光谱和材料表征技术对材料分子组成、宏观结构和介电性能进行详细表征,并探讨分子微观组成- - -宏观结构- - -材料性能间关系。
设计合成了4个系列单臂型、3个系列串珠型、4个系列星型和2个系列网络型POSS基有机-无机杂化高分子,详细研究了高分子制备方法和多孔薄膜的形成动力学。采用FTIR、1H NMR、13C NMR、29Si NMR、HRTEM、AFM、TGA、BET、椭偏仪和LCR测试仪对材料的结构、孔洞尺寸、形貌结构、热力学性能和介电性能,结果显示分子类型和分子内基团结构对孔的结构、大小和均匀性均产生影响,孔洞的大小和均匀性可通过改变分子结构和制备方法进行控制,采用TGA、FTIR和29SiNMR等现代分析方法,详细研究POSS多孔薄膜材料形成的动力学过程和多孔薄膜材料的最佳制备工艺条件;研究了孔径、孔隙率与模板高分子结构之间的关系及其对薄膜介电性能的影响;探讨了介孔表面修饰剂浓度和结构对介电性能的影响,结果发现采用该类方法制备的材料介电常数最低可达1.90。课题研究为未来精准低介电自组装多孔材料的可控制备提供了重要的理论和实验基础。