2011多面体笼型倍半硅氧烷纳米杂化低介电材料的研究

Vol．32高等学校化学学报No．92011年9月CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 1962 1969［综合评述］多面体笼型倍半硅氧烷纳米杂化低介电材料的研究徐洪耀，严正权，张超，苏新艳，光善仪（东华大学材料科学与工程学院，纤维材料改性国家重点实验室，上海201620）摘要多面体笼型倍半硅氧烷（POSS ）由O —Si —O 链接的纳米尺寸的笼型无机芯［（SiO 1.5）n ］和外围有机取代基团（活性或惰性）组成，这种独特的结构为杂化功能材料的制备提供了重要的平台与基础．本文从低介电材料结构对其性能的影响以及低介电性能的形成机理等方面综述了低介电材料的制备方法，尤其是POSS 在低介电材料控制制备的研究进展，为该领域新材料的设计提供借鉴．关键词多面体寡聚倍半硅氧烷；纳米复合材料；低介电常数中图分类号O627．41+3文献标识码A 文章编号0251-0790（2011）09-1962-08收稿日期：2011-04-11．基金项目：国家自然科学基金（批准号：51073031，51003013，20971021和20974018）资助．联系人简介：徐洪耀，男，博士，教授，主要从事新型功能材料的设计及应用研究．E-mail ：hongyaoxu@dhu．edu．cn 多面体寡聚倍半硅氧烷（Polyhedral oligomeric silsesquioxanes ，POSS ，又称笼型倍半硅氧烷）是由美Fig．1Structure of polyhedral oligomeric silsesquioxanes 国空军实验室首先研制出来的一类新型的纳米有机-无机杂化复合材料［1］，其立方Si —O —Si 笼型结构的周围以共价键的方式连接8个（或10个）有机基团（功能性或惰性）．常见的POSS 分子通式为（RSiO 1.5）n ，当n =8时，POSS 具有近似立方体的笼型结构（图1），笼的尺寸约为0.53nm ，具有本征的微孔结构，其外围由不同的有机基团构成，可以进行不同结构或性能的功能化，是构筑有机-无机纳米复合材料的理想平台．人们通过物理共混或化学共聚的方法合成出各种POSS 基有机/无机纳米复合材料，不但有机和无机相容性好［2］，能保持原有的优良性能，还赋予复合材料一些新颖的性能，如发光性能［3 5］、非线性光学性能［6 8］、耐热性能［9，10］、磁性能［11］、阻燃性能［12，13］、机械性能和低介电性能［14 20］等，大大拓展了此类材料的应用领域．与POSS 相关的综述也有报道［21 24］．我们课题组［6，7，14，25 27］近年来一直从事新型POSS 基功能材料的分子设计和合成方法研究，利用硅氢化加成反应及点击化学等简单易行的合成方法制备了系列哑铃型、串珠型、悬垂型、星型、网络型及树枝状POSS 基有机/无机分子杂化材料，有效实现了不同空间构型的杂化材料的构筑．2005年和2008年，我们分别就POSS 基杂化材料的研究进展［28］和POSS 基有机-无机纳米复合材料热性能的影响因素及增强机理研究［29］进行了综述．本文旨在简要概括材料介电性能影响因素和介电材料性能要求的基础上，对POSS 在低介电材料方面的制备及性能研究进展加以评述．1低介电性能的影响因素材料的介电性能主要取决于构成材料微观成分的分子极化率［30 32］，其宏观量相对介电常数εr 和微观量极化率α之间的关系为（εr －1）/（εr +2）=N α/3ε0上式又称为Clausius-Mossotti 方程，其中N 为介质单位体积内极化质点数．电介质的介电常数与其分子在电场中的极化强度大小和单位体积内分子数目有关，分子的极化强度越高，材料单位体积内的分子数越多，介电常数越大．因此，降低材料的介电常数主要有2种途径：（1）降低材料自身的极性和极化率．作为低介电材料，应尽量使用非极性分子，在材料中引入原子序数低、原子半径小的元素或引入对称结构，可以有效降低材料的电子极化率和介电常数，然而这种方法具有一定局限性，因为非极性基团或高对称性分子通常具有较差的溶解性和加工性；（2）降低材料的密度．一般通过在材料中引入空气隙或致孔［因为空气具有很低的介电常数（εr =1）］，可以达到降低密度的目的，这种方法经常被采用．2低介电材料的应用要求及研究现状作为超大规模集成电路层间或封装中电介质材料应用时，要求材料满足以下几个方面的性能［33］：（1）低介电常数、低介电损耗、高击穿电压和低漏电电流；（2）高机械强度、低残余应力和高硬度等；（3）高热稳定性、低热膨胀率和高热导率；（4）高耐腐蚀性、低吸湿性、高平整性和良好的附着性等．因此，人们围绕着低介电材料性能的基本要求开展了广泛的研究，设计出聚酰亚胺（PI ）、聚芳醚、芳杂环聚合物和多芳基碳氢化合物（SiLK ）等有机低介电材料［34，35］，但多数有机聚合物的玻璃化转变温度T g 较低（＜200ħ），热稳定性差，不能满足超大规模集成电路层间或封装中的耐温要求．SiLK 虽表现出较高的热稳定性能，但它的力学强度不够高，特别是其热膨胀系数（CTE ）太大，与铜线和硅基片不相匹配等．有机-无机杂化材料的开发与使用，为克服上述缺点提供了重要途径，但一般的杂化材料存在两相分布不均匀、成膜性差和机械性能低等不足，限制了低介电材料的使用．纳米笼型倍半硅氧烷的开发和研制，可从根本上克服上述杂化材料的不足．POSS 分子由中心的笼型硅氧骨架和外围的有机基团构成，由低原子序数的Si ，O ，C 和H 等元素组成，分子的极性和极化率低；内部无机纳米笼的尺寸约为0.53nm ，是一种本构型的多孔介质．因此POSS 符合低介电常数材料要求的低密度、低原子序数、对称结构、分子极化率低的特点，还具有较高的机械强度和热稳定性，因此，POSS 是制备低介电常数材料理想的材料而备受关注，成为近年来该领域的研究热点之一．3POSS 低介电材料的制备及性能以多面体笼型倍半硅氧烷（POSS ）为原料制备低介电材料多采用降低密度法，主要包括本征微孔法（Constructive porous ）和减成致孔法．3．1本征微孔法直接在基体中引入具有0.53nm 本征微孔结构笼型POSS 分子，POSS 本身的孔结构未发生改变．按POSS 在有机-无机杂化纳米复合材料中的存在形式，可将其分为以下几类：（1）物理共混的杂化复合材料．通过物理作用将POSS 纳米材料与其它聚合物材料物理共混，以增大基体孔隙，可以降低材料的介电常数．Wang 等［36］采用八氢硅氧基倍半硅氧烷｛［HSiR 2—O —O 1．5）8］，Q 8H 8｝与烯丙基六氟丙基醚（AHFPE ）合成了含氟POSS 大分子，添加到环氧聚合物双酚A 二氧环氧甘油醚（DGEBA ）中，随着POSS 含量的增加，其介电常数明显下降，当POSS 质量分数为15%时，介电常数由3.71降至2.65．由于采用物理共混的方法没有化学键的作用，两相间作用力较弱且相容性较差，使所掺入的POSS 分散不均匀，易团聚形成颗粒较大的微球，并且T g 也较低．（2）POSS 本体杂化复合材料．当POSS 上的R 基团为H 或CH 3时，分别称为氢化POSS （Hydrido-silsesquioxane ，HSQ ）和甲基化POSS （Methylsilsesquioxane ，MSQ ）．HSQ 是一种研究最多的倍半硅氧烷（Silsesquioxane ，SSQ ）本体低介电材料．HSQ 作为介电材料的研究始于Dow Corning 公司，他们用旋转涂布法得到本体HSQ 薄膜，其介电常数为2.8［37，38］．Chung 等［39］发明了一种制备多孔HSQ 薄膜的方法，即将前驱物溶解于某种高沸点的有机溶剂中，旋涂于基片上得到湿膜，将湿膜浸入含有催化剂和水的溶液中，使Si —H 发生缩聚，最后将溶剂蒸发，得到多孔HSQ 薄膜，其介电常数小于2.5．Lee等［40］用类似的方法制备多孔HSQ 薄，即将HSQ 溶于一种由低沸点溶剂（甲丙酮）和高沸点溶剂（十四烷）组成的混合溶剂中，旋涂于基片上得到薄膜．用甲丙酮调控薄膜的厚度，以十四烷作为致孔剂，在3691No．9徐洪耀等：多面体笼型倍半硅氧烷纳米杂化低介电材料的研究加热处理时挥发逸出，产生孔洞，所得薄膜的介电常数在1.5 2.2之间．MSQ 薄膜是一种研究较多的低介电常数材料，最初由Allied Signal Inc．公司开发，因为Si —CH 3的极性比Si —H 小，而且CH 3的引入增加了自由体积，降低了材料的密度，因此，MSQ 的介电常数比HSQ 低［41］．为了改善MSQ 薄膜性能，Chang 等［42］采用离子注入法在MSQ 薄膜中植入硼元素，结果表明，硼的引入没有改变MSQ 原来的化学键，但能使薄膜表面致密，减小了薄膜的吸水性，从而降低薄膜的介电常数．Yang 等［43］以三嵌段共聚物PEO-b-PPO-b-PEO 为模板，先制备MSQ /模板组装体系，然后旋涂成膜，经退火去除模板剂，得到纳米多孔MSQ 薄膜，介电常数低达1.5．除了HSQ 和MSQ 外，带有其它基团的SSQ 也有低介电性能．Su 等［44］合成了2种带有烷氧基的SSQ ，先将它们溶于甲基异丁基酮溶剂中，形成SSQ 质量分数为20% 25%的澄清溶液，经0.2μm 膜过滤后，旋涂成膜，再经450ħ热处理，测得薄膜的介电常数为1.7 2.6．（3）POSS 封端的哑铃型杂化复合材料．通常以PI 为基体材料．Leu 等［45］研究了POSS 与PI 构成的纳米复合体系（图2）．通过化学键合的方式，将POSS 连接到PI 链的两端，得到了POSS /PI 纳米复合材料．研究结果表明，POSS 的引入没有明显削弱材料的力学性能，但降低了介电常数．如引入摩尔分数为2.5%的POSS ，介电常数由3.4减小为3.1；当引入的POSS 含量不超过20%时，POSS /PI 复合物仍能维持PI 的高热学和力学性能，同时低介电常数却明显降低［46］，当含有35%POSS 时，ε值低达2.4．因此可以通过调节POSS 的含量，达到调节POSS /PI 的ε值的目的．ε值的降低，可能主要由于POSS 的引入增加了体系的自由体积，尤其是当POSS 的含量较高时，POSS 保持其晶体结构，并且在局部形成了额外的有序结构，形成更大的自由体积，增加体系的孔隙率，有利于降低介电常数．Leu 等［47］通过3，3'-二羟基-4，4'-二氨基二苯酚与2，2'-双-（3，4-苯二甲酸酐）六氟二酐合成含有CF 3的PI ，再利用主链中的酚羟基与Cl-POSS 反应得到含氟POSS /PI 低介电材料，POSS 摩尔分数为0 35%，其介电常数由3.35降至2.40．Fig．2Synthetic routes for PI chain with end-linked POSS ［45］Chen 等［48］合成了一种侧链接枝丙烯酸甲酯-POSS 的聚酰亚胺纳米复合物（MA-POSS /PI ）（图3）．MA-POSS 通过热引发自由基聚合，接枝到聚胺酸的主链上，将此前驱物溶解于DMF 溶剂中，经浇注，溶剂挥发，形成薄膜，再经加热固化，得到MA-POSS /PI 复合薄膜．研究发现，在侧链上的POSS 发生微晶聚集，形成纳米多孔结构，从而降低复合材料的介电常数，并且随着POSS 含量的增加，介电常数呈现减小趋势，当MA-POSS 摩尔分数为23.5%时，ε值减小到2.2．（4）串珠型POSS 基杂化复合材料（串珠型）．Morimoto 等［49］合成了一系列双官能团的POSS ，并直接引入到高分子主链中，形成POSS 杂化直链型聚合物．Wu 等［50］将双官能基POSS 接上酸酐基团，与4691高等学校化学学报Vol．32Fig．3Synthetic routes for MA-POSS /PI nanocomposite ［48］二胺反应得到一系列线型POSS /PI 杂化高分子（图4）．研究发现，POSS 的引入有利于此类材料热稳定性的提高，在空气中5%热失重温度超过490ħ，并具有很强的抗化学腐蚀性能和良好的力学性能，如薄膜的拉伸强度为42 74MPa ，起始模量1.51 2.32GPa ，断裂伸长率达6%，介电常数最低可降至2.36（1mol /L ）．Fig．4Synthetic routes for the main chain type POSS /PI ［50］（5）网络型或星型POSS 基杂化复合材料．当POSS 顶点上所有的基团为同一种官能团时，引入到高分子材料中可起到交联点的作用，形成网络结构．Lee 等［51］通过在4，4'-二苯醚二胺（ODA ）与4，4'-羰基-苯二酸酐的低聚物中，加入不同比例的环氧基POSS ，与低聚物的末端胺基发生交联反应，形成网络状POSS 杂化材料（图5）．该材料具有良好的热力学性能，5%热失重温度可超过530ħ．当POSS 的质量分数为0 10%时，其介电常数由3.22降至2.65．Ye 等［52］采用同样的方法，以氟化环氧POSS为交联点，研究了不同POSS 含量对材料性能的影响，得到与Lee 等［51］一致的结果．研究还发现，当POSS 含量较低时，POSS 大分子形成的颗粒小于10nm ，分散性较好，材料的成膜性能好，低介电常数低；当薄膜中POSS 含量较高时，则出现明显的团聚现象，材料的介电性能反而降低．Chen ［53］和Wa-hab 等［54］在研究中也发现了类似的现象．我们［55］利用二烯单体与八氢基倍半硅氧烷｛［（HSiO 1.5）8］，T 8H 8｝通过硅氢加成反应，制备了网络型POSS 基有机-无机杂化低介电材料（图6），发现材料的交联度和密度可以通过改变原料比得到有效控制，复合材料中空隙率可以通过调节连接的有机链的长度有效地调空材料的孔隙率，进而调节材料的低介电性能，而且材料中空隙均匀，并呈现良好的成膜性和热力学性能，如5%热失重温度达350ħ以上，薄膜的机械硬度为0.21 0.26GPa ，弹性模量为7.67 8.85GPa ；最低介电常数为2.43．5691No．9徐洪耀等：多面体笼型倍半硅氧烷纳米杂化低介电材料的研究Fig．5Synthetic routes for network structure POSS /PI ［51］Fig．6Synthetic routes for network structure organic-inorganic hybrids ［55］我们利用对乙酯基苯乙烯与不同结构的POSS （苯乙烯基七异丁基POSS 与八乙烯基POSS ）通过一Fig．7Schematic illustration of the pendt-type and star-type hybrids ［14］步自由基反应，构筑了悬垂型和星型PAS-POSS 杂化材料（图7），系统地研究了材料的介电常数与分子结构之间的关系［14，56］．研究发现，POSS 的含量以及有机分子结构对材料的介电性能均有较大影响，悬垂型PAS-POSS pendt 和星型PAS-POSS star 杂化材料均呈现出良好的成膜性和均一性，其介电常数均随POSS 含量的增大而减小，机理研究表明，介电常数的降低，主要是由于POSS 的引入造成材料自由体积明显增大，同时引入的POSS 具有的本征孔隙是导致材料介电性能降低的另一原因，其中材料中自由体积的增大起主要作用；当POSS 摩尔分数相同时，星型结构PAS-POSS star 的相对孔隙率增大值较悬垂型PAS-POSS pendt 大，导致相同POSS 含量的PAS-POSS star 较PAS-POSS pendt 具有更低的介电常数．利用八乙烯基POSS 分别与苯乙烯（St ）、对乙酯基苯乙烯（AS ）和甲基丙烯酸甲酯（MMA ）发生自由基反应，通过调节POSS 与有机单体的摩尔分数，研究不同有机组分对星型结构PS-POSS ，PAS-POSS 和PMMA-POSS 有机-无机杂化低介电材料性能的影响．研究结果表明，当POSS 摩尔分数相同时，星型结构的PS-POSS ，PAS-POSS 和PMMA-POSS 的介电常数也是随POSS 周围有机组分的极性增强而增大，机理研究发现，介电常数变化主要来自于两方面原因：（1）有机组分极化率的增大，直接导致杂化材料介电常数的升高；（2）由于极性增大所导致的有机臂之间及有机臂与POSS 中Si —O —Si 的相6691高等学校化学学报Vol．32互作用增强，降低了杂化材料的自由体积，间接导致杂化材料介电常数的增大．该类材料具有很高的热稳定性主要归于POSS 的“热传递阻碍效应”和高分子“链运动阻碍效应”协同作用的结果［14］．3．2减成致孔法将不同结构和形状的高分子致孔剂引入到POSS 杂化材料中制成薄膜，然后通过热处理去除致孔剂，制备多孔低介电杂化复合薄膜材料．Lee 等［57］采用枝状模板分子EA-PPI-64和EA-PPI-128为致孔剂（1 3nm ），以梯形聚甲基倍半硅氧烷（PMSSQ ）为前体，共同溶解在良性溶剂中，制备成膜，经400ħ煅烧，PPI 纳米微球受热分解（图8）．通过GISAXS （Grazing-incidence small-angle X-ray scattering ）测试表明，所产生球形孔为1 2nm ，孔径分布较窄，分散均匀，可有效提高薄膜的孔隙率，降低电子密度（ρe ），最小ρe 可达到241nm －3，所得多孔薄膜的介电常数下降，可由不使用模板剂的2.70降至1.71 1.66．Fig．8Procedure for preparation of a nanoporous low dielectric film ［57］3．3其它方法除上述方法外，利用合成的POSS 基复合材料作为模板，通过牺牲模板制备均匀多孔低介电硅基材料，也是近年来POSS 复合材料在低介电材料中应用和低介电材料发展的重要方向之一．我们课题组［58］利用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基甲氧基硅烷（KH2570）水解缩合生成的POSS 溶胶为模板剂，经热解反应制备了低介电多孔薄膜材料，制备的介电多孔薄膜材料孔洞分布均匀，孔径约为1nm ，比表面积为384.1m 2/g ，介电常数为2.5．最近，又成功地将T 8H 8与线型二烯衍生物通过硅氢加成反应，Fig．9Preparation of nanoporous low εsilica films via calcination ofPOSS-containing organic-inorganic hybrid templates ［59］设计合成了4种不同长度间隔基团的网络型POSS 基有机-无机纳米复合材料［59］（图9），经过旋涂和烧结后，制成成膜性好，孔径分布均匀（2.7 3.4nm ），热稳定性高，力学性能达到IP 指标（弹性模量为11.6 12.8GPa ）的超低介电常数（ε=1.95）的纳米复合材料．机理研究发现，均匀孔的形成，是以精确结构的POSS 基无机-有机杂化高分子为模板，通过牺牲模板法，采用氧化-热解工艺而形成．随着连接POSS 的碳链长度的增加，材料的孔径、比表面积和孔隙率均呈逐渐增大，而介电常数呈明显减小趋势．因此可以通过调节连接POSS 的碳链长度及聚合物的交联度实现对多孔SiO 2薄膜孔径及孔隙率的调节，进而达到调控介电常数的目的，为可控均匀多孔超低介电材料的制备提供了一种简单并易于操作的新方法．综上所述，由低原子序数的Si ，O ，C 和H 等元素组成，具有纳米尺寸（0.53nm ）的笼型独特结构7691No．9徐洪耀等：多面体笼型倍半硅氧烷纳米杂化低介电材料的研究8691高等学校化学学报Vol．32的POSS，具有低介电常数材料所需的低分子极性、低极化率、低密度、低原子序数结构与组成的要求；自身独特的分子结构特点，为构筑有机-无机杂化材料的提供了重要平台，可有效实现纳米颗粒分子水平的分散，并具有较高的热稳定性和较好的成膜性，是低介电材料的首选基础材料，在低介电材料领域中有着广阔的应用前景．杂化复合材料中低介电性能形成的机理研究，为进一步的低介电功能材料的开发提供了重要基础．参考文献［1］Brown A．S．．Aerospace Am．［J］，1999，37：30—33［2］WU Jie-Li（吴节莉），ZHAO Hui-Peng（赵辉鹏），CHEN Qun（陈群），HE Lin（何琳），XU Min（徐敏）．Chem．J．Chinese Universi-ties（高等学校化学学报）［J］，2010，31（7）：1475—1479［3］FENG Yan（冯燕），XU Hong-Yao（徐洪耀），NIE Wang-Yan（聂王焰），YING 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Cun-Sheng （祝存生），JIANG Zhen-Hua （姜振华）．Chem．J．Chinese Universities（高等学校化学学报）［J ］，2005，26（3）：586—588［36］Wang Y．Z．，Chen W．Y．，Yang C．C．，Lin C．L．，Chang F．C．．J．Polym．Sci．，Part B ：Polym．Phys．［J ］，2007，45（4）：502—510［37］Collins W．，Frye C．．Condensed Soluble Hydrogensilsesquioxane Resin ，US 3615272［P ］，1968［38］Haluska L．A．，Michael K．W．，Tarhay L．．Multilayer Ceramic Coatings from Silicate Esters and Metal Oxides ，US 4753856［P ］，1988［39］Chung K．，Moyer E．S．，Spaulding M．．Method of Forming Coatings ，US 6231989［P ］，2001［40］Lee H．J．，Lin E．K．，Wang H．，Wu W．L．，Chen W．，Moyer E．S．．Chem．Mater．［J ］，2002，14：1845—1852［41］Chua C．T．，Sarkar G．，Chooi S．Y．M．，Chan L．．J．Mater．Sci．Lett．［J ］，1999，18：1437—1439［42］Chang T．C．，Mor Y．S．，Liu P．T．，Tsai T．M．，Chen C．W．，Sze S．M．，Mei Y．J．．Thin Solid Films ［J ］，2001，398/399：637—640［43］Yang S．，Mirau P．A．，Pai C．S．，Nalamasu O．，Reichmanis E．，Pai J．C．，Obeng Y．S．，Seputro J．，Lin E．K．，Lee H．J．，SunJ．N．，Gidley D．W．．Chem．Mater．［J ］，2002，14：369—374［44］Su K．，Bujalski D．R．，Eguchi K．，Gordon G．V．，Ou D．L．，Chevalier P．，Hu S．L．，Boisvert R．P．．Chem．Mater．［J ］，2005，17：2520—2529［45］Leu C．M．，Reddy G．M．，Wei K．H．，Shu C．F．．Chem．Mater．［J ］，2003，15：2261—2265［46］Leu C．M．，Chang Y．T．，Wei K．H．．Chem．Mater．［J ］，2003，15（19）：3721—3727［47］Leu C．M．，Chang Y．T．，Wei K．H．．Macromolecules ［J ］，2003，36：9122—9127［48］Chen Y．W．，Chen L．，Nie H．R．，Kang E．T．．J．Appl．Polym．Sci．［J ］，2006，99（5）：2226—2232［49］Morimoto Y．，Watanabe K．，Ootake N．，Inagaki J．I．，Yoshida K．，Ohguma K．．Silisesquioxane Derivatives and Process for ProductionThereof ，US 20040249103A1［P ］，2004［50］Wu S．，Hayakawa T．，Kikuchi R．，Grunzinger S．J．，Kakimoto M．．Macromolecules ［J ］，2007，40（16）：5698—5705［51］Lee Y．J．，Huang J．M．，Kuo S．W．，Lu J．S．，Chang F．C．．Polymer ［J ］，2005，46（1）：173—181［52］Ye Y．S．，Chen W．Y．，Wang Y．Z．．J．Polym．Sci．，Part A ：Polym．Chem．［J ］，2006，44（18）：5391—5402［53］Chen W．Y．，Ko S．H．，Hsieh T．H．，Chang F．C．，Wang Y．Z．．Macromol．Rapid Commun．［J ］，2006，27（6）：452—457［54］Wahab M．A．，Mya K．Y．，He C．B．．J．Polym．Sci．，Part A ：Polym．Chem．［J ］，2008，46（17）：5887—5896［55］Yang B．H．，Xu H．Y．，Yang Z．Z．，Liu X．Y．．J．Mater．Chem．［J ］，2009，19：9038—9044［56］Zhang C．，Xu H．Y．，Zhao X．．Chin．Chem．Lett．［J ］，2010，21：488—491［57］Lee B．D．，Park Y．H．，Hwang Y．T．，Oh W．，Yoon J．，Ree M．．Nat．Mater．［J ］，2005，4（2）：147—150［58］XU Hong-Yao （徐洪耀），WANG Xian-Biao （王献彪），WU Zhen-Yu （吴振玉）．Chem．J．Chinese Universities （高等学校化学学报）［J ］，2006，27（1）：104—107［59］Yang B．H．，Xu H．Y．，Yang Z．Z．，Zhang C．．J．Mater．Chem．［J ］，2010，20：2469—2473Study on Nanometer Hybrid Low Dielectric Constant Materials fromPolyhedral OligosilsesquioixanesXU Hong-Yao *，YAN Zheng-Quan ，ZHANG Chao ，SU Xin-Yan ，GUANG Shan-Yi（State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymeric Materials ，College of Material Science and Engineering ，Donghua University ，Shanghai 201620，China ）Abstract Polyhedral oligosilsesquioixanes （POSS ）is a nanosized organic-inorganic hybrid molecule ，which consists of a well-defined cage-like nano inorganic core ［（SiO 1．5）n ］surrounded by organic corner groups．The unique structure of POSS molecules provide an important platform for controllable preparation of hybrid nano-composites in molecular level dispersion．In this paper ，the influence of hybrid molecular structure on proper-ties and forming mechanism of low dielectric constant ，in particular ，the research progress of POSS-based nanocomposite low dielectric constant materials were summarized．Keywords Polyhedral oligomeric silsesquioxane （POSS ）；Nanocomposite ；Low dielectric constant（Ed．：D ，Z ）9691No．9徐洪耀等：多面体笼型倍半硅氧烷纳米杂化低介电材料的研究。