本发明公开了一种基于激光加热固膜的驻极体薄膜制备方法， 包括：将导电基材层固定于旋涂、喷涂或者刮涂设备上，并配置适当 的驻极体纳米颗粒悬浮液；通过调整旋涂速度、喷涂速度或者刮涂厚 度参数使得驻极体悬浮液均匀覆盖，然后对驻极体悬浮液的溶剂执行 蒸发处理，由此在导电基材层上形成具备一定厚度的驻极体材料层； 采用激光加热设备将激光照射到驻极体材料层表面上，由此利用激光 照射产生的热量使得驻极体纳米颗粒融化并相互连接，由此制

场效应晶体管（Field Effect Transistor, FET）是芯片与集成电路的基本单元，由金属电极、半导体电荷传输层和绝缘电介质层三部分组成。近年来，电气设备和电子产品小型化、轻量化、智能化的发展趋势对FET等基础电学元器件提出了向高性能、微型化、高频化和柔性化发展的需求。进入21世纪后，随着多种具有共轭π键体系聚合物和小分子的合成，有机半导体材料的优良电荷传输特性已被较为充分地发掘，分子结构创新的匮乏导致半导体材料电荷传输性能难有跨越式的提升。基于这种现状，西安交通大学鲁广昊教授课题组将研究重点转向绝缘电介质层，通过充分挖掘绝缘介质带电特性形成可控的栅极补偿电场，实现FET半导体层电荷传输的调控并提高器件性能。近日，前沿院鲁广昊教授课题组与电气学院李盛涛教授课题组、理学院张志成教授课题组、中科院长春应用化学研究所崔冬梅研究员课题组开展合作，通过自由基聚合合成了一种新型绝缘聚合物分子：无规4-氟代聚苯乙烯（Poly(4-fluorostyrene)，FPS）。该聚合物具有较高的深电荷陷阱密度、高击穿场强、高热稳定性和疏水性，可实现高度稳定的驻极体。以FPS薄膜作为栅极介电层，并以C12-BTBT作为半导体层制备的有机场效应晶体管具有高达11.2 cm2·V-1·s-1的场效应迁移率，高达107的开/关比和较小的阈值电压。与广泛使用的聚苯乙烯相比，FPS的电子和空穴陷阱密度及陷阱能级均有所上升，带来6.8×1012cm-2的高带电量。利用FPS制备的OFET存储器件可在大于100 V的宽存储窗口下工作，并具有在空气环境中大于一个月的存储稳定性。 该研究成果以“Soluble Poly(4-fluorostyrene): a High-performance Dielectric Electret for Organic Transistors and Memories”为题发表在国际材料领域权威期刊Materials Horizons上（影响因子：14.356）。该文第一作者为西安交大前沿院助理教授朱远惟博士，通信作者为前沿院鲁广昊教授、电气学院李盛涛教授和中科院长春应化所刘波副研究员。该工作得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划、国家博士后基金、电力设备电气绝缘国家重点实验室中青年基金及校基本科研业务费的资助。论文链接为：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/mh/d0mh00203h/unauth#!divAbstract课题组网站：http://gr.xjtu.edu.cn/web/guanghaolu/home

项目成果/简介:压电驻极体是具有强压电效应的柔性驻极体材料，因其表现出“类铁电性”和，也称为铁电驻极体，是一类新型的人工智能和新能源材料。它的压电性源于双极性空间电荷在聚合物基体上的取向排列，以及材料特殊的微孔结构。压电驻极体膜是具有强压电效应的新型柔性压电功能膜，与传统压电材料的压电效应起源有本质区别。 与压电陶瓷和传统的铁电聚合物（例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物）相比较，压电驻极体具有一些独特的性能：压电驻极体在提高压电活性的同时还拥有聚合物的高柔韧性、薄膜型（厚度可低至40µm）、超轻（体密度可低至330kg/m3）、低成本、低电容率、可大面积成形，以及低声阻抗（0.03MRayl）等特点。经过特殊工艺制备的压电驻极体薄膜的准静态压电系数d33高达1000pC/N，这一数值远远高于PVDF（约25 pC/N）及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此，压电驻极体组合了压电陶瓷和铁电聚合物薄膜各自的优点，在国防、医疗、航空航天、绿色能源（例如宽频带振动能量采集器、生物运动能量采集、海浪发电等）、控制、通讯（例如自供能微型无线传感网络）、智能结构、电声换能器、空气耦合超声换能器等领域有广阔的应用前景。应用范围:柔性薄膜传感器、结构健康监测、人体健康监测、无损检测、触觉传感器、电子肌肤、声呐、空气耦合超声波换能器、微能量采集器等多个领域。项目阶段:小规模生产效益分析:目前芬兰的Emfit公司是唯一能够大批量生产聚丙烯（PP）压电驻极体功能膜的生产商，采用的技术主要由两部分构成：微孔结构薄膜制备和电极化处理。在微孔 薄膜制备阶段，首先将聚丙烯树脂与无机矿物颗粒（例如CaCO3和TiO2）熔融共混，然后挤出成聚丙烯-矿物颗粒复合薄板，最后双向拉伸形成微孔结构的薄膜。在电极化处理阶段采用电晕极化方式。而我们拟采用的技术是：以低廉价格的商品聚丙烯包装材料为原材料，采用具有自主知识产权的多次压缩气体膨化工艺调控薄膜微结构和机电性能，获得高活性聚丙烯压电驻极体膜。利用该技术生产出功能薄膜的活性远高于芬兰商品膜，最高可达50倍。

压电驻极体是具有强压电效应的柔性驻极体材料，因其表现出“类铁电性”和，也称为铁电驻极体，是一类新型的人工智能和新能源材料。它的压电性源于双极性空间电荷在聚合物基体上的取向排列，以及材料特殊的微孔结构。压电驻极体膜是具有强压电效应的新型柔性压电功能膜，与传统压电材料的压电效应起源有本质区别。 与压电陶瓷和传统的铁电聚合物（例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物）相比较，压电驻极体具有一些独特的性能：压电驻极体在提高压电活性的同时还拥有聚合物的高柔韧性、薄膜型（厚度可低至40µm）、超轻（体密度可低至330kg/m3）、低成本、低电容率、可大面积成形，以及低声阻抗（0.03MRayl）等特点。经过特殊工艺制备的压电驻极体薄膜的准静态压电系数d33高达1000pC/N，这一数值远远高于PVDF（约25 pC/N）及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此，压电驻极体组合了压电陶瓷和铁电聚合物薄膜各自的优点，在国防、医疗、航空航天、绿色能源（例如宽频带振动能量采集器、生物运动能量采集、海浪发电等）、控制、通讯（例如自供能微型无线传感网络）、智能结构、电声换能器、空气耦合超声换能器等领域有广阔的应用前景。

产品详细介绍

已有样品/n该项目提供了一种新型低辐射薄膜，分别采用金属薄银层来抑制长波长红外波和短波长紫外波的透射，采用周期性结构来增强可见光波段的透射；对可见光的透射率达到70~96%，对紫外波段的透射率降低到15%、对780nm~1200nm 红外波段的透射率降低到10%以下、对1200nm~3000nm 红外波段的透射率降低到25%以下，层数显著降低，很大程度上缩减了成本，简化了工艺流程。该项目提供的薄膜具有防紫外线、透明和

产品特点： · 整机功能集成化，外观简洁、大方 · 电气化控制简洁、实用 · 内部结构采用多分区、模块化设计，满足不同工艺下使用要求 · 设备可以整体移动、固定，对于需要在不同环境使用具有较高适用性。 · 操作、维护方便，性能安全可靠 · 可以通过不同的萃取时间、方案，完全模拟出萃取线的过程及其结果 产品应用： · 开发新的薄膜配方和材料 · 测试新的薄膜表面/添加剂 · 验证薄膜生产工艺条件 · 测试不同萃取方案对于材料的影响 · 萃取后薄膜样品性能测试 · 小批量薄膜生产 技术参数： · 萃取样品尺寸规格——850mm×850mm · 样品薄膜厚度——20 - 5000 μm · 内部分区——3区 · 萃取介质进出——双泵单独控制 · 辅助萃取（可选）——强力超声波发生器 · 设备尺寸—— 1m×1m×1.3m （长×宽×高）

产品特点： · 符合人体工程学设计 · 简单、直观的电气化控制 · 通过循环空气或红外加热，薄膜达到精确、可靠的温度 · 通过精准的温度平衡实现完美的工艺控制 · 调试维修方便简单，使用性能可靠 · 可进行纵向、横向或在任何位置的双向同步或异步拉伸 · 可通过不同拉伸速度拉伸薄膜，完美模拟薄膜拉伸流水线工艺 产品应用： · 开发新的薄膜配方和材料 · 测试新的薄膜表面/添加剂 · 验证薄膜生产工艺条件 · 测试不同萃取方案对于材料的影响 · 萃取后薄膜样品性能测试 · 小批量薄膜生产 技术参数： · 设备配置——5铗子配置 · 推荐的初始样品膜尺寸——80mm×80mm · 拉伸比率——10：10 · 最大拉伸尺寸——780mm×780mm（包含铗头区域） · 拉伸样品膜厚度——20 - 5000 μm · 拉伸速度——500mm/S · 最大夹紧力——1000N · 每一轴拉伸力——2000N · 设备尺寸——4m×2m×2m（长×宽×高） · 拉伸样品膜加热系统可到300°C

集成电路产业需要大量高端薄膜生长设备，上个世纪80年代，MBE作为一种尖端技术，国外就对中国进行了技术封锁，禁运中国。甚至在今天，MBE仍然属于美国对中国出口的管制类产品，每一台都要经过复杂的审批过程。

中试阶段/n透明导电薄膜是平台式材料，是光电产业上游重要产品。柔性透明导电薄膜可以用于大尺寸柔性触控，柔性显示与照明、薄膜太阳能电池，可穿戴设备等战略性新兴柔性光电子产业，解决陶瓷基透明电极面临主要成分的资源短缺和固有的脆性等不利因素，在相关领域取代ITO薄膜及金属网格。本项目开发从材料到薄膜加工工艺的全链条技术，开发一系列面向不同光电器件需求的产品。目前，团队通过第三方机构认证的样品透过率导电性耐弯折特性处于国际先进水平。目前，正在进行小试阶段的研发工作，高纯原料和部分装备可国产化。