随着可折叠电子设备向更轻薄、更耐用的方向发展，其对核心柔性基板材料的力学性能提出了近乎苛刻的要求。传统的无色聚酰亚胺（CPI）薄膜在大曲率弯折（如超小曲率半径≤0.5 mm）下反复折叠时，易因分子链不可逆滑移而产生永久性折痕，并容易因引发应力集中而导致新型的“拱起”失效模式，制约了设备的可靠性与使用寿命和用户体验。
针对这一系列挑战，四川大学刘向阳课题组团队通过精细的分子工程设计，先后在国际权威期刊Macromolecules与Advanced Materials发表了题为“Rhombic Dilithium Coordination Amplifies Folding-Resistance of Polyamide-Imide Films under Ultra-Large Curvatures”和“Fabrication of a Dynamic Energy Dissipation Hierarchical Noncovalent Network for Folding Resistances”的两项前瞻性的研究工作。具体通过设计并构建多级动态非共价网络结构，先后对“抗折痕”和“抗拱起”两项应用难题提供了新的解决方案。
为了解决无色聚酰胺酰亚胺（CPAI）薄膜在折叠过程中因分子链不可逆滑移导致的折痕问题，团队研究通过引入LiCl，在CPAI基体中构建了一种动态的、可有效耗散应变能的菱形二锂配位网络。具体利用Li+与聚合物链中酰胺羰基的配位作用，形成可逆的非共价交联点。该配位结构不仅能有效占据分子链中的悬空键，更提供了一个可伸缩的滑动空间（5.45-7.45 Å）。其耗能机制在于，配位键在折叠应力下发生优先的可逆断裂与重组，从而高效耗散应变能并引导分子链恢复，从而有效抑制了塑性变形的累积。（Macromolecules2025, 58, 5, 2745-2756）
图1 基于菱形二锂配位网络的抗折痕薄膜设计
力学性能测试表明，配位改性后的CPAI-Li薄膜的弹性变形范围提升至2.33%，断裂能高达26.4 MJ·m-3，展现出优异的韧性。在苛刻的折叠可靠性测试中，薄膜在0.5 mm曲率半径下可实现高达40万次循环而无断裂或可见折痕，耐久性明显超越未改性样品。尤为关键的是，这些力学性能的增强并未牺牲其基本物性，该薄膜仍具有≥89%（550nm）的透过率超过400°C的玻璃化转变温度。文章第一作者是MG电子-MG电子游戏-MG电子官网 2022级博士生罗俊慧，通讯作者为刘向阳教授和郑州大学李鑫博士。该研究得到国家自然科学基金面上项目的资助。
与此同时，面对一个更难以解决的新型弯折失效模式——折叠区域因残余应力集中而引发的三维“拱起”现象。团队提出“分级动态非共价交联”新策略：在无色聚酰胺-酰亚胺（CPAI）基体中同步引入氢键、Ca⟡⁺配位及阳离子-π三种动态作用，形成可逆能量顺序耗散网络。该设计选用Ca2+作为配位中心，在CPAI中构建了一个层次化的动态网络。其中，氢键作为初级单元实现快速应力响应；Ca2+-酰胺配位键作为中级单元，通过其1.98-6.61 Å的可逆滑移空间提供显著的应力缓冲；而Ca2+与芳香环之间形成的阳离子-π相互作用则作为远程单元，在6.71-9.82 Å的尺度上建立广泛的应力缓冲区，构建“滑移-缓冲-再锁定”的连续耗散，实现应力的跨尺度均匀分布。（Advanced Materials2025, e15442）
图2 分级动态非共价网络协同耗散应力以抑制拱起失稳的机制示意图
通过变温FT-IR结合二维相关光谱（2D-COS）及有限元分析（FEA）等研究手段，系统验证了该多级网络的协同作用。研究结果表明，该网络能够自适应地重构，从而在循环折叠中持续耗散能量并抑制残余应力积累。优化的CPAI-Ca薄膜在0.5 mm半径下折叠20万次后，拱起高度降至85.31 μm（降低了92.8%），展现出卓越的抗拱起能力。另外，本研究通过集成石墨烯传感网络创建了一种针对薄膜弯折变形行为的原位电阻监测技术，并发现CPAI-Ca在商业化折叠半径下20万次折叠中仅产生7.35%的微小电阻变化率，直观证实了其内部应力分布的均匀性与结构的优异保持能力。此项工作不仅为有效解决“拱起”难题提供了新思路，更为柔性电子器件的可靠性评估与寿命预测提供了原位诊断方法。文章第一作者是MG电子-MG电子游戏-MG电子官网 2022级博士生罗俊慧，通讯作者为刘向阳教授、王旭教授和郑州大学李鑫博士。该研究得到国家自然科学基金面上项目和国家优秀青年科学基金的资助。
原文链接：
1 //pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.macromol.4c03026
2 //advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202515442
撰稿：罗俊慧，王旭
编辑：曲韵嘉
审核：李乙文
