电流变弹性体(Electrorheological elastomers,简称ERE)是一类将微纳米级可极化颗粒分散于绝缘橡胶或胶体等基体中所制备出的智能软材料,其储能模量、阻尼因子等粘弹性特性可随外加电场发生快速可逆的变化。与传统橡胶等弹性体相比,由于电流变弹性体的储能模量等粘弹性特性可被调节而能够适应于不同的振动或驱动环境。由此,电流变弹性体在军用航空、建筑桥梁、精密设备的智能隔振以及电致驱动、人工肌肉等领域具有广泛的应用前景。然而,目前电流变弹性体仍然存在模量变化范围较窄、使用电压较高的问题,这制约着其进一步走向应用。电流变弹性体作为一种复合材料,其分散相颗粒的表面极化特性以及弹性体两相界面性质均可能对材料的电流变性能产生重要影响。为解决现有弹性体的相对电流变效应不高的问题,本文主要从颗粒与弹性体基体界面的极性分子改性、偶联剂改性,以及弹性体的阻尼机制和界面作用等三个主要方面对电流变弹性体展开研究。首先,基于极性分子型电流变理论,采用尿素极性分子对Ti02颗粒进行表面包覆,制备出TiO2/尿素核壳颗粒,以纯TiO2颗粒为参照,进而制备出以这两种颗粒为分散相、以硅橡胶为基体的电流变弹性体。颗粒与弹性体的结构表征证明,TiO2/尿素颗粒表面包覆的尿素壳层厚度约为10 nm。由于TiO2/尿素颗粒增强了颗粒的偶极极化效应,填充TiO2/尿素颗粒的弹性体具有更高的介电常数,同时尿素的包覆对TiO2颗粒与基体界面有着一定的增强作用。两种电流变弹性体的动态粘弹性测试结果表明,填充TiO2/尿素颗粒的弹性体在0～3 kV/mm具有更高的储能模量,且在较低的外加电场下(0～2 kV/mm)可以表现出更高的相对电流变效应。此外,在3 kV/mm的电场强度下,填充Ti02和TiO2/尿素核壳颗粒的电流变弹性体的相对电流变效应分别达到了 282%和266%,分别较以往的研究提高21.6%和14.7%。其次,采用3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(A174)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)两种硅烷偶联剂对无定型态TiO2颗粒和硅橡胶的界面进行改性,并与纯TiO2颗粒填充的弹性体进行性能对比,研究颗粒与基体两相界面改性对弹性体电流变性能的影响。结果表明,偶联剂改性TiO2颗粒填充的电流变弹性体交联密度提高,SEM观察发现颗粒之间存在大量丝状桥连结构,这是因为颗粒表面偶联剂分子与硅橡胶分子链间产生了交联作用增强了界面结合强度。偶联剂改性Ti02颗粒填充的弹性体的拉伸强度较高,这与几种样品的交联密度正相关。由于两相界面结合强度和改性颗粒极化强度的提高,TiO2/V1(偶联剂VTEO的添加量占纯TiO2的1%)颗粒填充的弹性体具有较小的零场储能模量和较高的外加场下储能模量,其相对电流变效应达到了最高的315%,这较以往结果提高了 35.8%。最后,根据填充纯TiO2、TiO2/A1和TiO2/V1三种颗粒的电流变弹性体的阻尼因子测试结果,探讨了电流变弹性体阻尼行为的影响因素,并着重分析了粒子/基体界面对电流变弹性体阻尼的影响,提出了阐释电流变弹性体阻尼机制的改进理论模型。由于纯TiO2颗粒填充的弹性体中不存在因强化学键作用而形成的强结合界面部分,在大应变下其弱界面阻尼作用更强,因而其总阻尼会高于偶联剂改性颗粒填充的弹性体。对偶联剂改性颗粒填充的电流变弹性体,当应变幅值或颗粒含量较小时,弹性体的固有阻尼在总阻尼中占主导地位;当应变幅值和颗粒含量较大时,则其弱结合界面阻尼对材料总阻尼起主要作用。