功能高分子及其在電子材料中的應(yīng)用初探

肖堅(jiān)

摘要：眾所周知，在功能材料中，功能高分子材料有著舉足輕重的地位，其具有種類(lèi)多及發(fā)展迅速的特點(diǎn)，已是新技術(shù)中不可或缺的一種材料，對(duì)當(dāng)代科技更是有著深遠(yuǎn)的影響。目前，功能高分子材料已被大量應(yīng)用于電子材料中。文章以功能高分子及其在電子材料中的應(yīng)用作為切入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上予以深入的探究。

關(guān)鍵詞：功能高分子；電子材料；新技術(shù)

1 現(xiàn)階段功能高分子材料發(fā)展概述

1.1光功能高分子

光功能高分子即為光的作用下可以出現(xiàn)特殊化學(xué)及物理變化的大分子化合物，目前得到了全面的發(fā)展，同時(shí)在功能材料領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。光功能高分子具有應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，如光刻膠、高分子光敏劑、光導(dǎo)電高分子、光致變色高分子以及塑料光導(dǎo)纖維。同時(shí)高分子光化學(xué)及光物理的發(fā)展，為微電子領(lǐng)域及光通信技術(shù)帶來(lái)全新的變革。

1.2電磁功能高分子

電磁功能高分子即為現(xiàn)階段世界上較為關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)槠渚哂幸欢ǖ膽?yīng)用背景，所以各國(guó)均投入了大量的人力及物力去研發(fā)，同時(shí)有了一定的突破。而目前，結(jié)構(gòu)型高分子導(dǎo)體與結(jié)構(gòu)型磁體均已相繼被開(kāi)發(fā)，在加工性及穩(wěn)定性上也有質(zhì)的飛躍，而在復(fù)合型電磁功能高分子領(lǐng)域己取得了應(yīng)用性成果。 實(shí)踐表明，通過(guò)壓力摻雜的（C：H：）n在酸性水溶液內(nèi)具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，所以塑料電池的電解液也能夠使用溶解，使電池材料單位重量的電流密度與輸出功率提升。全塑料電池己完全取代了鉛酸電池，這會(huì)對(duì)社會(huì)能源及汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)生較大的影響。

而聚氧化乙烯（PEO）和堿金屬鹽所構(gòu)成的金屬絡(luò)合物即為典型的超離子導(dǎo)電聚合物，可被應(yīng)用于光電化學(xué)電池及全色顯示器領(lǐng)域。

1.3復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料

復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料從高分子材料填導(dǎo)電填料而成，大多被靜電消除、電磁波屏蔽及發(fā)熱體領(lǐng)域所應(yīng)用，目前已達(dá)到商品化。復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料包括導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電薄膜以及導(dǎo)電黏合劑，復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料技術(shù)未來(lái)的發(fā)展可側(cè)重于使用性能及耐溫性、減少成本、拓展應(yīng)用范圍等方面。

1.4磁性高分子

20世紀(jì)80年代，第一個(gè)純有機(jī)高分子磁體——聚丁炔衍生物被合成出來(lái)。有機(jī)磁體的研發(fā)吸引了相關(guān)學(xué)者的目光，由于有機(jī)磁體改變了磁性材料和有機(jī)物無(wú)緣的常規(guī)觀念，使有機(jī)高分子磁體的研究成為熱門(mén)領(lǐng)域。而有機(jī)磁體包括電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物、磁性高分子、金屬有機(jī)絡(luò)合物及高分子。

1.5高分子液晶

高分子液晶主要是主鏈含芳環(huán)及雜環(huán)的剛性高分子，帶有剛性側(cè)基的柔性高分子及嵌段共聚物，在相應(yīng)條件下可以形成液晶態(tài)的一種新型材料。 朊、細(xì)胞以及核甘酸在特定條件下均體現(xiàn)液晶態(tài)的特性，所以研究液晶聚合物的奧秘對(duì)于材料科學(xué)及生命科學(xué)都有一定的價(jià)值。

液晶聚合物的應(yīng)用較為廣泛，不僅能夠制造高強(qiáng)度的纖維材料，同時(shí)還適用于制作各自增強(qiáng)的分子復(fù)合材料，目前己被汽車(chē)制造及航天等領(lǐng)域所應(yīng)用。同時(shí)液晶聚合物還能夠作為圖象顯示材料，其能夠作微量化學(xué)用藥品的指示劑，進(jìn)而分析色譜。

2 功能高分子的地位與作用

功能化是高分子材料發(fā)展的必然趨勢(shì)。功能高分子和通用高分子存在一定的關(guān)聯(lián)性，高性能化與高功能化已是現(xiàn)階段高分子科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。從根本認(rèn)識(shí)到高分子科學(xué)發(fā)展的這種趨勢(shì)，積極適應(yīng)功能高分子發(fā)展的客觀需要，科學(xué)的安排功能高分子現(xiàn)階段任務(wù)與未來(lái)規(guī)劃，就會(huì)提高功能高分子的發(fā)展進(jìn)程。

石油化學(xué)工業(yè)即為功能高分子的生產(chǎn)系統(tǒng)，通用高分子經(jīng)有效的化學(xué)及物理改性，能夠具備特殊的功能，因此獲得具有高附加價(jià)值的新材料。如PE，PVC，EPS，C3H8N20等均為石油化工的大宗產(chǎn)品，依附于醫(yī)用級(jí)要求予以加工，能夠有效開(kāi)發(fā)出一系列醫(yī)用材料，這不但能夠在一定程度上深化石油化工的附加價(jià)值，而且還具有一定的社會(huì)效益。同時(shí)，利用石油化工的基本原料合成功能單體，進(jìn)一步合成具有特定功能的高分子，如（C：H：）。，有可能成為新的導(dǎo)電材料。

化學(xué)工業(yè)即為功能高分子主要應(yīng)用領(lǐng)域。高分子enzyme把現(xiàn)階段普遍采用的高溫高壓反應(yīng)轉(zhuǎn)化成常溫常壓反應(yīng)，這會(huì)為化學(xué)工業(yè)帶來(lái)質(zhì)的飛躍。高效率高分子分離膜會(huì)為化工生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。同時(shí)通過(guò)功能高分子制備的相關(guān)傳感裝置對(duì)工業(yè)的自動(dòng)化控制也有里程碑式的意義。所以化學(xué)工業(yè)即為功能高分子有效利用的一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。

功能高分子在未來(lái)的戰(zhàn)略地位。因?yàn)楣δ芨叻肿拥陌l(fā)展能夠在分子水平實(shí)現(xiàn)組裝，所以分子導(dǎo)線、分子開(kāi)關(guān)、分子整流器以及分子器件均能夠獲得廣泛的應(yīng)用。用儲(chǔ)存容量提高十億倍的生物計(jì)算機(jī)模擬人腦成為可能，智能機(jī)器人會(huì)在廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮作用。同時(shí)人工臟器會(huì)挽救臨更多的危病患者，高分子長(zhǎng)效緩釋藥物會(huì)為人類(lèi)的健康保駕護(hù)航。因?yàn)樗猩镔|(zhì)的基本構(gòu)成均為有機(jī)分子，而人體就是通過(guò)大量功能高分子所組裝起來(lái)的有機(jī)結(jié)合體，所以，從分子設(shè)計(jì)理論的層面予以分析，人工合成具有各種功能的高分子是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，功能高分子具有向所有領(lǐng)域拓展的前景。

3 功能高分子材料在電子工業(yè)中的應(yīng)用

3.1功能高分子材料在集成電路制造中的應(yīng)用

眾所周知，集成電路工業(yè)對(duì)光敏抗蝕劑與光敏膠的需求己不可同日而語(yǔ)，因此對(duì)其性能提出了更高的要求。在制造集成電路的過(guò)程中，在半導(dǎo)體外層的氧化層內(nèi)有一些地方需予以除去，同時(shí)還有個(gè)別區(qū)域要保留?，F(xiàn)階段去除氧化層大多擇取化學(xué)腐蝕法。在腐蝕狀態(tài)下，為了確保保留區(qū)域的安全性，要通過(guò)抗腐蝕的材料將其予以全面的保護(hù)。通過(guò)感光樹(shù)脂涂于氧化層上，這樣可以起到很好的抗腐蝕效果，經(jīng)照相法調(diào)節(jié)抗腐蝕層的性質(zhì)。利用光照感光讓樹(shù)脂進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，樹(shù)脂的溶解性會(huì)隨之改變。通過(guò)溶劑去除沒(méi)有受到光照的可溶區(qū)域，不溶區(qū)域則留于氧化層外層，在化學(xué)腐蝕過(guò)程中可以有效保護(hù)氧化層，這就是我們所說(shuō)的光刻技術(shù)。

此類(lèi)感光樹(shù)脂即光致抗蝕劑。光致抗蝕劑包括正性與負(fù)性?xún)深?lèi)。前者是在樹(shù)脂內(nèi)加入增感劑，完成曝光后，增感劑進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，促使不溶性樹(shù)脂的個(gè)別鍵出現(xiàn)斷裂，因此生成光降解反應(yīng)，轉(zhuǎn)換為分子量不高的可溶性物質(zhì)，因此在顯影工藝中予以去除。PMMA即為較為多見(jiàn)的正性光致抗蝕劑。而后者即為通過(guò)光照促使感光膠進(jìn)行寡聚化，此種材料大多是分子鍵內(nèi)具有不飽和鍵的可溶性聚合物。目前還出現(xiàn)了預(yù)聚體光刻膠，其中包括馬來(lái)酸、C4Hl003及TEG縮聚而成的非飽和聚酯樹(shù)脂，能夠與單體苯乙烯、CH2=CHCOOR和其他雙功能單體及安息季光敏劑等配制而成，目前己被廣泛應(yīng)用在集成電路工藝。

3.2功靜性高分子材料在有機(jī)電子器件制作中的應(yīng)用

導(dǎo)電聚合物在有機(jī)電子器件制作領(lǐng)域的應(yīng)用。通過(guò)差異化導(dǎo)電性能的導(dǎo)電聚合物在微型電極表中予以多次復(fù)合，是制作有機(jī)分子晶體二極管、雙極結(jié)型晶體管及簡(jiǎn)單的邏輯電路的另外一種思路，也是未來(lái)高分子電子材料研究的側(cè)重點(diǎn)。

3.3離子導(dǎo)電聚合物在醫(yī)學(xué)工業(yè)及計(jì)算機(jī)工業(yè)中的應(yīng)用

離子導(dǎo)電聚合物能夠作為固體電解質(zhì)代替現(xiàn)階段常用的液體電解質(zhì)，其優(yōu)勢(shì)即為加工相對(duì)簡(jiǎn)單，且具有較強(qiáng)的機(jī)械性，同時(shí)可以有效防漏，對(duì)其他器件沒(méi)有腐蝕性；電解質(zhì)揮發(fā)性較低，構(gòu)成的器件相對(duì)耐用：可以制作成能量密度高的電化學(xué)器件。其可以很好地應(yīng)用于植入式心臟起博器及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器支持電源。

3.4高分子液晶可作為信息儲(chǔ)存介質(zhì)

而液晶聚合物可以應(yīng)用于信息儲(chǔ)存介質(zhì)。以熱熔型側(cè)鍵液晶聚合物為基材制作信息儲(chǔ)存介質(zhì)是我們現(xiàn)階段研究的主要內(nèi)容。其理論概念即：首先把存儲(chǔ)介質(zhì)設(shè)計(jì)為透光的向列型高吸水性聚合物，此狀態(tài)下若測(cè)試光照射，光會(huì)完全透射，由此印證，不存在信息內(nèi)容；而通過(guò)一束激光照射存儲(chǔ)介質(zhì)，部分溫度增加，高分子化合物熔融成各向同性熔體，高分子化合物喪失秩序性；在激光停止后，高分子化合物凝結(jié)為不透光的固體，信號(hào)被記錄。這種狀態(tài)下若有測(cè)試光照射，把僅有部分光透過(guò)，記錄的信息在室溫下被長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)。把整個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)加熱至熔融態(tài)，能夠把分子重新排列，清除記錄內(nèi)容，此狀態(tài)下可錄入新的信息。與現(xiàn)階段的光盤(pán)進(jìn)行比較，其具有更高的可靠性，同時(shí)無(wú)需擔(dān)心表面被劃傷，可用作重要數(shù)據(jù)的長(zhǎng)久存儲(chǔ)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們都知道功能高分子材料具有種類(lèi)多及發(fā)展迅速的特點(diǎn)，已是新技術(shù)中不可或缺的一種材料，對(duì)當(dāng)代科技更是有著深遠(yuǎn)的影響。而功能高分子材料迄今為止還沒(méi)有～個(gè)明確的界定。此類(lèi)材料不僅具備特殊的力學(xué)性能，同時(shí)還具備如電磁性與導(dǎo)電性等性能，我們將此類(lèi)功能性材料稱(chēng)之為高分子材料，而正是因?yàn)楣δ芨叻肿硬牧系倪@些特性，目前己被大量應(yīng)用于電子材料中。功能高分子材料和通用高分子存在內(nèi)質(zhì)聯(lián)系，高性能化與高功能化已是現(xiàn)階段高分子領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。全面掌握高分子科學(xué)發(fā)展的這種必然趨勢(shì)，積極適應(yīng)功能高分子材料發(fā)展的客觀需求，科學(xué)地安排功能高分子材料的長(zhǎng)期規(guī)劃，會(huì)從根本上加速功能高分子材料的發(fā)展。

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