近年来,随着微电子工业的迅猛发展,集成电路的集成度不断提高,亟需开发新型耐高温、低介电常数的介质材料以解决因特征尺寸降低引起的容阻延迟、功耗增加等问题。原有的无机介质材料已经很难满足微电子工业的需求,有机材料的优势逐渐凸显出来。特别是伴随着纳米材料的兴起,有机/无机纳米复合材料逐渐成为研究的热点。聚酰亚胺（PI）是一种具有优异综合性能的高分子材料。通过将具有空气孔洞结构、高热稳定性的介孔硅纳米粒子引入到聚酰亚胺基体中来制备高分子纳米复合材料,可以获得介电常数更低、热稳定性和力学性能优异的聚酰亚胺材料。本实验首先采用溶胶-凝胶法,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,合成介孔硅纳米粒子。然后用硅烷偶联剂KH550对介孔硅进行功能化改性,解决介孔硅在聚酰亚胺基体中的分散性问题。最后通过原位聚合法制备聚酰胺酸/介孔硅复合胶液,流涎法铺膜后经过热亚胺化制备出一系列聚酰亚胺/介孔硅复合薄膜。通过透射电镜对功能化改性前后介孔硅的形貌、介孔大小以及在有机溶液中的分散情况进行观察分析;采用红外光谱对介孔硅功能化改性前后官能团的变化情况进行分析;通过扫描电镜对介孔硅纳米粒子、复合薄膜的表面和断面形貌进行观察分析。并对复合薄膜的介电常数、介电损耗、体积电阻率、拉伸强度、断裂伸长率和热分解温度等进行测试研究。研究结果表明:溶胶-凝胶法成功合成了粒径200 nm左右、孔径3 nm左右,大小均一、孔道排布规整,呈球状的介孔硅纳米粒子。功能化改性后介孔硅的表面成功接枝了带有氨基的有机链段。相比原始介孔硅,功能化改性的介孔硅无论是在有机溶剂还是在PI基体中,其分散效果良好,团聚现象得到显著改善。复合薄膜的介电常数随介孔硅掺杂量的增加先降低后增大,在掺杂量为3 wt%时达到最小值,由纯PI薄膜的3.34降至2.71;复合薄膜的介电损耗有所增大,但当介孔硅掺杂量小于3 wt%时,介电损耗的增大幅度较小;复合薄膜的体积电阻率随介孔硅掺杂量的增加有所降低,最终下降至10¹⁴Ω·m数量级。功能化改性介孔硅的引入,在一定的掺杂量范围内对PI薄膜起到了增强的作用,但没有起到增韧的作用。相比纯PI薄膜103 MPa的拉伸强度,在掺杂量为3 wt%时复合薄膜达到110.6 MPa的最大拉伸强度,但是断裂伸长率有所下降。介孔硅的引入使复合薄膜的热分解温度有所提高,其热分解温度为598℃,明显高于纯PI的热分解温度587℃。