我团队李良彬研究员和博士研究生宋丽贤等结合自制单轴单向拉伸装置和同步辐射X射线成像技术研究了二氧化硅纳米填料对硅橡胶的补强机理。相关研究工作发表于近期的Macromolecules (2017, 50, 18)期刊上。
硅橡胶是一种高性能聚合物材料，即使是交联后的硅橡胶基体，其分子链网络的机械性能也非常弱，通常会将纳米二氧化硅颗粒填充到硅橡胶基体中达到增强增韧的目的。我们通过采用同步辐射Ｘ射线三维纳米成像技术解释了二氧化硅加入后硅橡胶增强增韧的本质原因。
采用同步辐射Ｘ射线三维纳米成像技术直观观察了三维空间相互连通的填料网络并研究了填料网络结构随应变的变化规律。发现拉伸诱导下填料网络和硅橡胶分子链网络发生了相分离。通过定量分析填料网络结构特征参数与宏观力学性能随应变变化的对应关系，证实了复合体系中填料充当了可逆高功能交联点的角色。填料与填料间或者填料与硅橡胶间的可逆结合能够有效地耗散机械能，进而达到增强增韧的效果。。
以上研究工作得到国家自然科学基金（51325301，51573177，51473151和U1530114）的资助。
沿着二氧化硅填料聚集体骨架构建的填料网络在不同应变下的三维重构图。(a)应变为0的三维重构图；(b)应变为0.5的三维重构图；(c)应变为2的三维重构图；(d)应变为3的三维重构图；(e)应变为4的三维重构图。