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1、 国家自然科学基金申请书学科代码：E0303 受理部门： 收件日期：受理编号：第 21 页 共 21 页国家自然科学基金申 请 书您现在还不能填写文档或打印，请根据以下三个步骤操作： 1)如果您是Word2000或以上版本用户，请把Word宏的安全性设为:中 方法: Word菜单-工具-宏-安全性-安全级,设置为中 (如果您是Word97用户，继续执行以下步骤) 2)关闭本文档，重新打开本文档 3)点击启用宏按钮，即可开始填写本文档或打印了资助类别：面上项目亚类说明：自由申请项目 附注说明：项目名称：低介电常数聚酰亚胺纳米泡沫薄膜的制备与性能申 请 者：张爱清 电话：027-87523009依
2、托单位：中南民族大学通讯地址：湖北省武汉市洪山区民院路5号邮政编码：430074 单位电话：027-87532040E-mail ：aiqingzhang_申报日期： 2003年3月10日国家自然科学基金委员会基本信息申 请 者 信 息姓名性别男 出生年月1963年4 月民族汉族 学位博士 职称副教授 主要研究领域功能高分子材料 电话027-87523009 E-mailaiqingzhang_传真027-87532752 个人网页 工作单位中南民族大学化学与生命科学学院 在研项目批准号 依托单位信息名称代 码43007407 联系人邓行 E- 电话027-87532040 网站地址www.s
3、_ 合作单位信息单 位 名 称代 码 项 目 基 本 信 息项目名称资助类别面上项目 亚类说明自由申请项目 附注说明 学科代码E0303:功能高分子材料B040307:高分子功能膜 基地类别 预计研究年限2004年1月 2006年12月研究属性应用基础研究 总预算经费 申请经费 摘 要项目研究内容和意义简介（限400字）：采用含氟可溶性聚酰亚胺，通过氯甲基化反应引入氯甲基，然后采用原子转移自由基聚合(ATRP)的方法在聚酰亚胺主链上引入合适长度的脂肪族长碳侧链，得到微相分离的梳型共聚物，当温度处于聚酰亚胺的玻璃化温度之下而又在脂肪族长链的分解温度之上时，脂肪族长碳链发生热解,所产生的气体产物逸
4、出基体，控制热分解速度小于低分子产物在聚酰亚胺中的扩散速度,形成纳米闭孔泡沫薄膜.通过对氯甲基化率和ATRP反应的控制,即控制合适的氯甲基密度和侧链的分子量,得到孔径大小适中, 孔洞分布均匀的聚酰亚胺纳米泡沫薄膜。这样的聚酰亚胺纳米泡沫薄膜预期具有不大于2的低介电常数,可用于微电子器件中,减少信号之间的干扰和感应耦合，提高信号的传输速度，便于器件的小型化和密集化。 关 键 词(用分号分开，最多5个)聚酰亚胺,原子转移自由基聚合,纳米泡沫薄膜,低介电常数 项目组主要成员编号姓 名出生年月性别职 称学 位单位名称电话E-mail项目分工每年工作时间（月）11963年4月男副教授博士中南民族大学02
5、7-87523009aiqingzhang_项目负责人1021963年6月女副教授博士中南民族大学027-合成831946年10月男教授学士中南民族大学027-材料热分析641974年8月男讲师博士中南民族大学027-材料合成与分析651977年8月男硕士生硕士中南民族大学027-合成1061976年9月男硕士生硕士中南民族大学027-87523009wjiawei_合成871976年3月男硕士生硕士中南民族大学027-合成881978年12月女硕士生硕士中南民族大学027-材料分析8910总人数高级中级初级博士后博士生硕士生8310004说明: 1. 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生
6、人员数由申请者负责填报，总人数自动生成。说明: 2. 第一人必须是申请者，信息从前面自动读入。经费预算 (单位:万元) 科 目预算金额备注（计算依据与说明）一研究经费18.70001科研业务费8.0000 （1）测试/计算/分析费6.0000结构表征，纳米泡沫薄膜形态与分布测定，薄膜电学，力学性能测试等（2）能源/动力费0.8000电费，水费（3）会议费/差旅费0.8000参加两次国内学术会议注册费及差祣费（4）出版物/文献/信息传播事务费0.4000版面费，复印费，网络费（5）其他0.00002实验材料费8.2000（1）原材料/试剂/药品购置费6.5000药品包括进口试剂如含氟二酐和二胺，
7、ATRP引发体系的定购（2）其他1.7000低值易耗品，如实验用溶剂3仪器设备费1.0000（1）购置0.5000添置一旋涂装置 （2）试制0.5000特殊玻璃仪器定制，如小型减压蒸馏装置等4实验室改装费1.5000建立小型无尘操作平台5协作费0.00006其他0.0000二国际合作与交流费3.5000 1项目组成员出国合作交流2.0000参加一次国际学术会议(2005年SPIE年会)2境外专家来华合作交流1.5000邀请韩国全北大学高分子科学系李明勋教授来校合作交流三劳务费2.3000研究生科研补贴四管理费1.0000管理服务五其他0.0000 经 费 总 预 算25.5000 申 请 经
8、费25.5000 其他经费来源（单位：万元）自然科学基金其他项目资助经费 0.0000国家其他计划资助经费 0.0000其他经费资助（含部门匹配） 0.0000合 计0.0000 国家自然科学基金项目申请书（一）立项依据与研究内容（4000-8000字）： 1、 项目的立项依据（附主要的参考文献目录）。随着微电子器件的尺寸越来越小，集成度越来越高，对介电材料的性能要求也越来越高。现在使用的绝缘层的介电常数（）一般在3.2 4.0 之间。Bohr1等认为,当集成电路的特征尺寸减小至0.18m或更小时,互连寄生的电阻、电容引起的延迟、串扰和功耗将成为发展高速、高密度、低功耗和多功能集成电路的瓶颈.
9、寻找低介电常数的介电材料是解决该瓶颈的三项关键技术之一. 美国半导体工业协会1997年发布的美国国家半导体技术发展目标2报告认为,当集成电路的特征尺寸为0.18m时需要为2.5 3.0的介电材料;0.15m时需要为2.0 2.5; 0.13m时则介电材料的需小于2.0.因此随着微电子器件小型化的发展,具有低介电常数的介电材料的研究受到各国的高度重视。这主要是为了减少信号间的干扰和感应耦合，提高信号的传输速度，便于器件的小型化和密集化。目前研究得较多的低介电常数材料可分为无机薄膜与有机薄膜两类。无机薄膜中有掺氟氧化硅薄膜、掺氟无定型碳薄膜以及一些干凝胶与气凝胶薄膜等，有机薄膜中有聚酰亚胺薄膜、聚
10、对二苯类薄膜、聚烯链薄膜等，这些研究中最有希望的路线有两个，一是无机薄膜中通过溶胶-凝胶工艺制备的纳米多孔二氧化硅（NPS）；另一个是通过热解制备纳米多孔聚合物材料。NPS是具有超低介电常数的电介质材料，其根据孔隙率的大小处于1.3 2.5之间，相应的孔隙率为9050%,但其制备工艺复杂，而且由于NPS膜的孔表面处含有大量的Si-OH键，易吸潮并引起介电常数增加。有机薄膜介电材料中以聚酰亚胺最有前途，是唯一的能与NPS竞争的低介电材料3。聚酰亚胺具有高的热稳定性、化学稳定性、优异的机械性能和良好的电学性能，在微电子工业中广泛用作介电材料。但是聚酰亚胺的分子链是极性链，介电常数一般在3.4左右，
11、同时某些刚性链聚酰亚胺由于取向作用使其介电性能具有各向异性，难以满足微电子工业发展的需要。因而人们一直致力于发展使聚酰亚胺介电常数降低的方法。降低聚酰亚胺介电常数的常用方法有：在聚合物中引入含氟基团；或引入脂肪链；或引入低介电常数的嵌段物等。后两种方法对介电常数的降低幅度有限，同时由于脂肪链段的内增塑作用，使聚酰亚胺的耐热性有所损失。引入含氟基团是降低介电常数的有效方法，但成本较高，同时由于氟的引入，使聚酰亚胺的附着力急剧降低也影响其使用性能4.基于空气的介电常数最低（等于1），将它引入到聚合物中，根据Maxwell-Garnett公式，聚合物的介电常数会明显降低5。但是一般的聚合物泡沫材料的孔径太大，分布不均匀，孔洞之间容易连接，无法用于微电子工业。IBM公司的Hedrick等人开发了一种称为微分离相热解发泡的新方法6,通过合成微相分离的聚酰亚胺-脂肪链共聚物，经热解获得了纳米泡沫低介电常数的聚酰亚胺. 但是他们的方法有很大的局限性,例如,他们是首先合成带有长脂肪链的二胺或单胺单体，再与不同的二酐单体缩聚合成了一系列带长脂肪側链或以长脂肪链封端的聚酰亚胺，在这样的聚酰亚胺中具有微分离相的长脂肪側链或长脂肪端链的密度很难提高, 热解后所得的纳米泡沫含量低,不能充分发挥空气低介电常数的优点,如用均苯四酸酐(PMDA)和一种含氟二胺3FD
