Machen Sie sich keine Sorgen, dass Ihr Telefon verbogen wird! Erfahren Sie mehr über den „Goldfilm“, der Mobiltelefone biegen lässt, ohne sich zu verbiegen

Vor Kurzem hat Samsung sein Mobiltelefon mit faltbarem Bildschirm der fünften Generation auf den Markt gebracht und damit viel Aufmerksamkeit erregt. Der größte Vorteil von Faltdisplay-Handys ist die flexible Faltbarkeit. Der Bildschirm kann mehrfach gebogen werden, ohne dass er sich verformt, und bleibt dabei starr. Welches Material verleiht Handys mit faltbarem Bildschirm diese Eigenschaft?

Flexible Displays lassen sich je nach Aufbau in flexible Substrate, Displaymedien und Dünnschichtverpackungen unterteilen. Der Schlüssel zur Falttechnologie liegt in der Entwicklung flexibler Substrate. Die Schlüsseltechnologie im Forschungsprozess besteht darin, Materialien und Technologien einzusetzen, um Faltbarkeit zu erreichen. Das Kernmaterial von Mobiltelefonen mit faltbarem Bildschirm ist transparentes Polyimid. Die Molekülstruktur von Polyimid enthält sehr stabile aromatische Heterozyklen und ist kompakt mit starken intermolekularen und intramolekularen Kräften. Diese Vorteile verleihen ihm hervorragende Eigenschaften, die durch andere Polymermaterialien nicht ersetzt werden können, wie etwa Beständigkeit gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen, niedrige Dielektrizitätskonstante und einfache Realisierung der Verarbeitung feiner Schaltungsmuster. Aufgrund seiner Vorteile gilt Polyimidfolie als eines der organischen Polymermaterialien mit der besten Gesamtleistung und wurde in die mittel- und langfristigen Entwicklungspläne vieler Industrieländer aufgenommen.

Das in Mobiltelefonen mit faltbarem Bildschirm verwendete Material ist keine herkömmliche Polyimidfolie, sondern eine durch eine bestimmte Verarbeitung gewonnene transparente Polyimidfolie. Aufgrund der starken intermolekularen Bindungskraft in der Molekülstruktur von Polyimid kann es leicht zur Bildung eines Ladungsübertragungskomplexes kommen. Diese Substanz ist einer der Hauptgründe dafür, dass das Material Licht absorbiert, wodurch herkömmliche Polyimidfolien hellgelb erscheinen und offensichtlich nicht direkt auf Mobiltelefonen mit Faltbildschirm verwendet werden können. Die Forscher optimierten Polyimid, indem sie andere Gruppen in seine Molekülstruktur einführten und die intermolekularen Kräfte reduzierten, um die Bildung von Ladungstransferkomplexen zu verringern. Auf diese Weise stellten sie farblose und transparente Polyimidfilme für den Einsatz in Mobiltelefonen mit faltbarem Bildschirm her. Diese technologische Verbesserung überwindet nicht nur die Farbmängel herkömmlicher Polyimidfolien, sondern behält auch ihre hervorragende Leistung bei. Dies ist auch das Geheimnis, warum transparentes Polyimid zum Kernmaterial von Mobiltelefonen mit faltbarem Bildschirm geworden ist.

Polyimidfolie selbst verfügt über viele hervorragende Eigenschaften und wird aufgrund ihres hohen Preises und der hohen technischen Hürden auch als „Goldfolie“ bezeichnet. Als eines der speziellen technischen Materialien gilt Polyimid derzeit als „der vielversprechendste technische Kunststoff des 21. Jahrhunderts“ und weist in der Luft- und Raumfahrt, der Mikroelektronik, der Faserindustrie und anderen Bereichen herausragende Leistungen auf.

Polyimid verfügt über eine kompakte Molekülstruktur und eine starke intermolekulare Bindungskraft, sodass es eine hohe Glasübergangstemperatur aufweist und dennoch in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen eine hohe Molekülbeweglichkeit aufrechterhalten kann, wodurch gute physikalische Eigenschaften erhalten bleiben. Das Vakuum sowie die hohen und niedrigen Temperaturen im Weltraum stellen hohe Anforderungen an die äußere Schutzschicht von Raumfahrzeugen. Aufgrund seiner Vorteile hat sich Polyimidfolie zum bevorzugten Material für die äußere Schutzschicht von Raumfahrzeugen entwickelt.

Werden die im Flugkörper verbauten integrierten Schaltkreise Strahlung ausgesetzt, besteht die Möglichkeit, dass im an den Flugkörper angeschlossenen Computer logische Fehler auftreten. Die chemische Beständigkeit und die hervorragende Strahlungsresistenz zeichnen Polyimid unter vielen anderen Materialien aus. Mit der Entwicklung der Elektronikindustrie sind Hochleistungs-Polyimidfolien zu Schlüsselmaterialien für die Herstellung und Verpackung von Mikroelektronik geworden und finden breite Anwendung in ultragroßen integrierten Schaltkreisen und flexiblen Verpackungssubstraten.

Was Fasern betrifft, werden Polyimidfasern hauptsächlich im Militärmarkt verwendet, und der zivile Markt wird derzeit entwickelt. Polyimid selbst verfügt über stark flammhemmende Eigenschaften und eine geringe Rauchentwicklungsrate und ist ein selbstverlöschendes Material. Vliesstoffe aus Polyimidfasern sind das ideale Fasermaterial für feuerhemmende Kleidung. Auch im Alltag sind Polyimid-Materialien die beste Wahl für flammhemmende Arbeitskleidung und Feuerlöschdecken. Eine einfache Verbesserung des mehrschichtigen Isoliermaterials, das in Raumfahrzeugen verwendet wird, ist die zivile Version der Rettungsdecke. Sie hat die gleiche Funktion wie die in Raumfahrzeugen und kann die vom menschlichen Körper abgegebenen Infrarotstrahlen wirksam reflektieren, um im Notfall die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.

Seit seiner Entdeckung ist Polyimid ein begehrtes Produkt unter den Polymermaterialien. Es ist in vielen Anwendungen zu sehen und hat große Beiträge zur wissenschaftlichen und technologischen Entwicklung und zum menschlichen Leben geleistet. Allerdings sind die Herstellungskosten und technischen Hürden im Vergleich zu anderen Polymeren noch zu hoch. Daher wird die Suche nach Möglichkeiten zur Kostensenkung und zur Weiterentwicklung von F&E eine der wichtigsten Forschungsrichtungen der Zukunft sein.

(Der erste Autor ist Professor und Doktorvater an der Northwest Normal University, und der zweite Autor ist Masterstudent an der Northwest Normal University)