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Scalable, Versatile Synthesis of Ultrathin Polyetherimide Films and Coatings via Interfacial Polymerization
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2023-03-06 , DOI: 10.1002/adfm.202214566 Cécile A. C. Chazot 1, 2 , Carl J. Thrasher 1, 2 , Alexander Peraire‐Bueno 1 , Michael N. Durso 1, 2 , Robert J. Macfarlane 2 , A. John Hart 1
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2023-03-06 , DOI: 10.1002/adfm.202214566 Cécile A. C. Chazot 1, 2 , Carl J. Thrasher 1, 2 , Alexander Peraire‐Bueno 1 , Michael N. Durso 1, 2 , Robert J. Macfarlane 2 , A. John Hart 1
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Polyetherimides (PEI) are high-performance thermoplastic polymers featuring a high dielectric constant and excellent thermal stability. In particular, PEI thin films are of increasing interest for use in solid-state capacitors and membranes, yet the cost and thickness are limited by conventional synthesis and thermal drawing techniques. Here, a method of synthesizing ultrathin PEI films and coatings is introduced based on interfacial polymerization (IP) of poly(amic acid), followed by thermal imidization. Control of transport, reaction, and precipitation kinetics enables tailoring of PEI film morphology from a nanometer-scale smooth film to a porous micrometer-scale layer of polymer microparticles. At short reaction times (≈1 min) freestanding films are formed with ≈1 µm thickness, which to our knowledge surpass commercial state-of-the-art films (3–5 µm minimum thickness) made by thermal drawing. PEI films synthesized via the IP route have thermal and optical properties on par with conventional PEI. The use of the final PEI is demonstrated in structurally colored films, dielectric layers in capacitors, and show that the IP route can form nanometer-scale coatings on carbon nanotubes. The rapid film formation rate and fine property control are attractive for scale-up, and established methods for roll-to-roll processing can be applied in future work.
中文翻译:
通过界面聚合可扩展、多功能地合成超薄聚醚酰亚胺薄膜和涂层
聚醚酰亚胺 (PEI) 是高性能热塑性聚合物,具有高介电常数和出色的热稳定性。特别是,PEI 薄膜在固态电容器和薄膜中的应用越来越受到关注,但成本和厚度受到传统合成和热绘图技术的限制。在此,介绍了一种基于聚酰胺酸的界面聚合 (IP),然后进行热亚胺化合成超薄 PEI 薄膜和涂层的方法。控制传输、反应和沉淀动力学可以将 PEI 膜形态从纳米级光滑膜调整为多孔微米级聚合物微粒层。在较短的反应时间(≈1 分钟)下,形成厚度约为 1 µm 的独立薄膜,据我们所知,它超过了热拉制的商业最先进薄膜(最小厚度为 3–5 µm)。通过 IP 途径合成的 PEI 薄膜具有与传统 PEI 相当的热学和光学性质。最终 PEI 的用途在结构有色薄膜、电容器中的介电层中得到证明,并表明 IP 路线可以在碳纳米管上形成纳米级涂层。快速的成膜速率和精细的性能控制对于放大具有吸引力,并且可以在未来的工作中应用已建立的卷对卷加工方法。并表明 IP 路线可以在碳纳米管上形成纳米级涂层。快速的成膜速率和精细的性能控制对于放大具有吸引力,并且可以在未来的工作中应用已建立的卷对卷加工方法。并表明 IP 路线可以在碳纳米管上形成纳米级涂层。快速的成膜速率和精细的性能控制对于放大具有吸引力,并且可以在未来的工作中应用已建立的卷对卷加工方法。
更新日期:2023-03-06
中文翻译:
通过界面聚合可扩展、多功能地合成超薄聚醚酰亚胺薄膜和涂层
聚醚酰亚胺 (PEI) 是高性能热塑性聚合物,具有高介电常数和出色的热稳定性。特别是,PEI 薄膜在固态电容器和薄膜中的应用越来越受到关注,但成本和厚度受到传统合成和热绘图技术的限制。在此,介绍了一种基于聚酰胺酸的界面聚合 (IP),然后进行热亚胺化合成超薄 PEI 薄膜和涂层的方法。控制传输、反应和沉淀动力学可以将 PEI 膜形态从纳米级光滑膜调整为多孔微米级聚合物微粒层。在较短的反应时间(≈1 分钟)下,形成厚度约为 1 µm 的独立薄膜,据我们所知,它超过了热拉制的商业最先进薄膜(最小厚度为 3–5 µm)。通过 IP 途径合成的 PEI 薄膜具有与传统 PEI 相当的热学和光学性质。最终 PEI 的用途在结构有色薄膜、电容器中的介电层中得到证明,并表明 IP 路线可以在碳纳米管上形成纳米级涂层。快速的成膜速率和精细的性能控制对于放大具有吸引力,并且可以在未来的工作中应用已建立的卷对卷加工方法。并表明 IP 路线可以在碳纳米管上形成纳米级涂层。快速的成膜速率和精细的性能控制对于放大具有吸引力,并且可以在未来的工作中应用已建立的卷对卷加工方法。并表明 IP 路线可以在碳纳米管上形成纳米级涂层。快速的成膜速率和精细的性能控制对于放大具有吸引力,并且可以在未来的工作中应用已建立的卷对卷加工方法。