近年来微电子产品和光电器件呈现出柔性化和可穿戴化的发展趋势,以具有优异耐热性能和电绝缘性能的聚酰亚胺薄膜代替传统硬质玻璃或金属基板是实现柔性显示器和柔性太阳能电池制造的技术关键。然而,传统聚酰亚胺薄膜的热膨胀系数在15-50 ppm/℃左右,无法满足柔性薄膜晶体管和薄膜太阳能电池制造对聚合物基板低热膨胀系数的要求。本研究设计合成了三种含酰胺结构的芳香二胺单体,与具有刚性结构的均苯四酸二酐PMDA 缩聚得到聚酰胺酸树脂,通过热亚胺化制备了系列含酰胺结构的聚酰亚胺薄膜,系统研究了聚合物化学结构和分子链聚集态结构对薄膜耐热性能、力学性能和尺寸稳定性的影响规律。研究结果表明,含酰胺结构的聚酰亚胺具有半结晶性,其玻璃化转变温度在406℃以上,拉伸模量超过8GPa,热膨胀系数低至4 ppm/℃以下。这是由于酰胺基之间易形成氢键,分子链堆砌紧密呈面内自取向有序排列,赋予了薄膜高耐热、高模量和低膨胀的特性。