聚酰亚胺介电常数的定量构效关系研究及其低介电薄膜的分子结构设计

作者：范振国; 陈文欣; 魏世洋; 刘腾; 刘四委; 池振国; 张艺^*; 许家瑞^*

来源：Acta Polymerica Sinica, 2019, 50(02): 179-188.

• 聚酰亚胺
• 介电常数
• 定量构效关系
• 多元线性回归
• 人工神经网络

利用量子化学计算方法和基团贡献法,采集了61种聚酰亚胺分子结构模型单元的12种量子化学结构参数,并通过通径分析法筛选出5种影响该聚合物介电常数的主要因素;在此基础上,基于多元线性回归(MLR)和人工神经网络(ANN)方法构建了2种定量构效关系研究模型(QSPR),分析了模型的稳定性及预测能力.计算结果揭示了5种结构参数与材料介电常数之间的内在关系——含氟量的自然律e-F%、偶极距μ、溶度参数δ与介电常数之间存在正相关关系,而最负原子净电荷q-、侧基长度L则与介电常数则存在着负相关关系. MLR-QSPR模型具备较好的物理意义,ANN-QSPR则具有较好的精度,实验数据证明2种模型的平均误差均低于10%.依据MLR-QSPR模型设计了5种不同含氟量的聚酰亚胺链节结构,结果显示含氟量的增加有利于降低材料的介电常数值,但当含氟量达到一定程度后,介电常数趋于稳定,与文献报道实验结果相一致;当含氟量为34%时(k-3),材料的介电常数最低,为2.02.

• 单位
  中山大学; 光电材料与技术国家重点实验室