显示面板是为各种电子元件和显示技术提供关键支持的基本结构元件。过去,玻璃基板常被用于阴极射线管(CRTs)和液晶显示器(LCDs)等显示技术中。然而,随着消费需求和材料科学的进步,传统的刚性平板显示器已无法满足大众的需求。基于柔性显示技术的最新创新,聚合物和其他柔性基板已成为进一步研究和开发的新选择。与传统刚性基板相比,这些材料具有更好的柔韧性、透明度和轻便性,并且能适应曲面显示的需求。尽管在相容性方面取得了突破性进展,但当这些柔性材料应用于柔性电子产品和可穿戴设备等场景时,其使用寿命会受到日常使用过程中反复摩擦和外部机械冲击而大幅缩短。
为了减轻与钥匙链和拉链等硬物接触造成的划痕,采用硬质保护涂层以延缓裂纹的产生,是提高硬度和耐刮擦性的关键方法。在早期阶段,无机玻璃材料被用作涂层,以提供耐刮擦性和耐磨性。然而,这些材料很脆,不能适应曲面,在弯曲过程中容易开裂。此外,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)等有机聚合物也被开发为保护涂层材料。然而,刚性和柔韧性之间的平衡问题在这些材料中仍未得到解决。
为了使这些材料同时满足透明度、柔韧性和耐磨性的要求,研究人员采用了多种策略来应对这一挑战。通过添加3D氧化铝纳米壳、纳米二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化锆和铜纳米颗粒等填料,旨在保持透明度和表面硬度,同时提高柔韧性和可折叠性。然而,纳米颗粒聚集的倾向是一个值得关注的问题,对最终产品有潜在影响。此外,通过分子结构设计来提高材料性能,包括引入柔性二酐单体、含氟二胺单体和环状脂肪族基团,从而提高材料的光学透明度。此外,开发自修复聚氨酯和硅氧乙烯甲基丙烯酸酯杂化材料,旨在提高拉伸性能,同时保持高透明度和介电常数。然而,在要求严格的应用中,必须考虑材料的紫外线敏感性和耐磨性。
目前,学者们正致力于通过多种方法提高光学元件、触摸屏设备和汽车零部件的耐刮擦性和户外耐久性,包括引入聚二甲基硅氧烷涂层、含氟聚合物基涂层和含Si/P/N的透明涂层,以及设计和开发集成硬质涂层/基材。值得注意的是,UV固化聚丙烯酸酯作为PMMA+PC背板硬涂层已成功应用于两款领先的智能手机:三星Galaxy Note 20 5G和S21 5G。
透明聚酰胺弹性体是一类独特的聚合物材料,近年来受到了广泛关注。它们在可见光范围内具有优异的透明度,能够有效传输光线,产生清晰可见的显示效果。这一特性在光学和光电子领域具有广阔的应用前景。此外,这些材料出色的弹性恢复性能使其能够快速恢复到原始形状,能够高度适应各种变形和扭曲。此外,它们还具有优异的低温抗冲击性能、自润滑性和耐磨性,可以减轻表面磨损并延长产品寿命。因此,它们在柔性电子、柔性显示器、医疗器械等领域具有巨大的应用价值。此外,透明聚酰胺弹性体可以定制,具有可调的机械性能、优异的耐磨性和一定程度的化学稳定性,包括耐油和耐汗性。总体而言,这些特性为各个领域的创新应用(如柔性显示,可折叠显示)提供了一种新的材料选择。
近期,郑州大学付鹏/张袁铖团队采用一锅法成功制备了用于保护涂层的新型智能、透明聚酰胺弹性体。
以间苯二甲酸(IPA)、己二酸(ADA)、4,4′-二氨基二环己基甲烷(PACM)、己二胺(HMD)和聚醚胺(ED900)为原料,通过一锅法制得透明聚酰胺弹性体。 该弹性体具有优异的热稳定性,透明度为91%,抗拉强度为26-29MPa,断裂伸长率为300%-600%,循环折叠10000次后无折痕,对长时间和反复变形具有优异的抗弯曲疲劳性能。因此,这种新型透明聚酰胺弹性体具有优异的透明性、柔韧性、耐磨性和抗疲劳性,可以作为一种智能、可剥离的保护涂层,通过喷涂或涂覆的方式应用于物体表面,在电子设备、柔性显示和光学设备等领域具有巨大的应用潜力。
合成路线 透明聚酰胺弹性体的合成路线。
数据来源与出处 相关研究成果以“Smart transparent polyamide elastomer for protective coating”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。
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