设计理念：

       以“面向柔性电子器件的新型无色聚酰亚胺薄膜”为核心主题，通过科技感串联材料、结构与应用：以透明薄膜载体模拟无色聚酰亚胺薄膜的柔性特性，表面电路纹理呼应其电子器件基材功能，载体上的二胺和二酐体现分子设计本质。

封面底部嵌入的柔性显示落地到柔性电子应用场景，冷色调与发光纹理营造的未来感氛围，既呼应“柔性”物理特性，也传递出材料在电子领域的延展潜力，最终清晰呈现“分子级创新→柔性材料载体→应用”的研究内核。

创新点

       本文报道了一类基于间位取代结构的无色聚酰亚胺，其兼具高光学透明度与低介电特性的优异性能。该类聚酰亚胺薄膜在柔性电子器件领域展现出广阔的应用前景，并为高性能、低介电常数聚合物材料的设计提供了新思路。

随着柔性显示、可穿戴电子及高端集成器件向高分辨率与高可靠性方向发展，对基底薄膜的性能要求日益严苛。理想的柔性基底材料需在耐受高温制程的同时，兼具高光学透明度、优良力学性能与低介电常数，以确保信号传输的保真度与速度。在此背景下，兼具高透明性与低介电损耗的无色聚酰亚胺（CPI）薄膜被视为关键材料之一，其性能优化对推动下一代柔性电子技术具有重要意义。

基于此，华南理工大学前沿软物质学院王林格教授课题组创新性地采用间位取代结构作为分子设计核心、调控CPI薄膜性能的新策略，制备了一系列间位取代型CPI薄膜。该设计通过与两种商业二酐进行共聚（图1），有效平衡并优化了薄膜的综合性能。

图1 间位取代CPI的设计和制备。（a）间位取代二胺单体的合成方法；（b）聚酰亚胺的合成方法。

研究首先通过核磁共振氢谱、红外光谱及广角X射线衍射证实了目标聚合物的成功合成（图2）。光学性能测试表明，所制备的五种CPI薄膜的截止波长位于313–342 nm范围内，在450 nm波长处的透光率高达79.47%–88.15%（图2d），显示出优异的光学透明性。理论计算进一步从分子轨道能级与二面角角度揭示了其高光学透过率的起源。

图2 五种CPI薄膜的（a）氢核磁谱图；（b）红外光谱谱图；（c）广角X射线衍射谱图；（d）紫外-可见光谱；以及（e）聚酰亚胺重复单元的分子轨道图及二面角。

在力学与电学性能方面，该系列薄膜展现出良好的综合特性：拉伸强度为87.5–118.8 MPa，拉伸模量为3.5–4.1 GPa，断裂伸长率为3.8%–6.0%。尤为突出的是其低介电特性，在1 kHz频率下，介电常数低至2.08–2.51，介电损耗仅为0.0012–0.0036，介电常数和介电损耗处于较低的水平（图3）。这些特性有利于在柔性电子领域的应用，可以显著减少柔性电子器件中的信号传输延迟。

图3 （a）CPI薄膜的应力-应变曲线；CPI薄膜在100 Hz至1 MHz范围内的（b）介电常数和（c）介电损耗；（d）本工作CPI薄膜的介电性能与其他文献CPI材料的对比。

该工作是王林格教授团队在CPI领域的系列进展之一。团队此前已通过取代基调控、构建不对称及刚性非共面结构等策略，成功调控了CPI薄膜的光学、力学与热性能（ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16(36), 48005−48015）；团队还基于“配位增强”策略，通过引入Zn²⁺构筑仿生网络，开发出兼具高透明性与高稳定性的CPI复合薄膜（Adv. Funct. Mater. 2026, 36(1), e13521）。

论文第一作者为华南理工大学硕士研究生刘子扬，本文通讯作者为广东工业大学博士后高艳雨博士与华南理工大学张志龙、王林格教授。

Citation

Liu, Z. Y.; Gao, Y. Y.; Wang, C.; Yu, Q. Q.; Zhang, Z. L.; Wang, L. G. Achieving enhanced optical transparency and low-dielectric properties in meta-substituted copolyimides for flexible substrates. Chinese J. Polym. Sci. 2026, 44, 341–351.