Um den dringenden Bedarf an polymeren Dielektrika mit niedriger Dielektrizitätskonstante für Hochfrequenz-Kommunikationstechnologien zu erfüllen, schlägt diese Studie eine neue Strategie vor, bei der die Kettenkonformation durch Molekülhauptketten-Engineering reguliert wird, um die Dielektrizitätskonstante (D_k) und die dielektrischen Verluste (D_f) zu senken. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, die auf eine Erhöhung der Steifigkeit oder die Einführung flexibler Gruppen abzielen, konzentrieren wir uns darauf, kontrollierte molekulare Verdrehungen bei gleichzeitiger Beibehaltung der Hauptkettensteifigkeit einzuführen, um das freie Volumen zu erhöhen und die Dipolbewegung zu begrenzen. Zu diesem Zweck wurden zwei neue asymmetrische doppelhalogenierte Monomere mit unterschiedlichen Bindungswinkeln auf Quinoxalinbasis entworfen und mit fluoriertem Bisphenol 6F-BPA copolymerisiert, wobei erfolgreich Polyarylether P6FEQA und P6FEQD mit unterschiedlichen Hauptkettenverdrehungsgraden hergestellt wurden. Als Vergleich wurde ein lineares Polymer P6FEQ auf Basis eines symmetrischen Doppelkinoxalin-Monomers synthetisiert. Systematische Untersuchungen zeigten, dass eine Zunahme der Hauptkettenverdrehung die makroskopische Polarisationsreaktion effektiv durch Verringerung der Materialpackungsdichte abschwächt und die Dipolrelaxation durch Konformationssperrung effektiv unterdrückt. Dabei zeigte P6FEQD mit der größten Verdrehung bei 15 GHz die besten dielektrischen Eigenschaften: Die Dielektrizitätskonstante war so niedrig wie 2,385, die dielektrischen Verluste lagen bei nur 0,00344, was fast eine Größenordnung unter den typischen Verlustwerten von kommerziellem Polyetheretherketon (PEEK) im GHz-Bereich liegt, und die verwendeten Monomere sind leicht zu synthetisieren. Diese Arbeit bietet ein klares Beispiel für die Optimierung der Hochfrequenz-Dielektrikeigenschaften durch molekulares Design von „steifer Verdrehung“.

Polyarylether; Quinoxalin; asymmetrisches Monomer; niedrige Dielektrizitätskonstante; niedrige dielektrische Verluste