高分子基轻质材料在日常生活、海洋工程、空天探索等领域具有广泛的应用前景。随着发展的需要,在保证相关性能损失不大的前提下,高分子基轻质材料具有密度降低的趋势,以提高运作效率和减少成本。本文以顺式1,4-聚丁二烯橡胶/聚苯乙烯-丁二烯橡胶（BR/SBR）共混橡胶材料为基体,分别采用发泡工艺与填充轻质填料工艺对其进行轻量化研究。首先,采用超临界流体发泡技术,以N2为物理发泡剂,通过预硫化-超临界发泡-二次硫化“三步”工艺制备具有内部梯度泡孔尺寸结构的BR/SBR共混橡胶泡沫,研究了BR/SBR共混橡胶材料预硫化时间对BR/SBR共混橡胶泡沫的内部泡孔结构、发泡性能、力学性能、耐磨性能、摩擦行为的影响。随着预硫化时间由10 min增至18 min,BR/SBR橡胶发泡材料的表观密度先减小后增大。当预硫化时间为14 min时,BR/SBR橡胶发泡材料的泡孔尺寸较大,泡孔内壁薄,发泡效果好。同时,伴随预硫化时间的延长,BR/SBR橡胶发泡材料的拉伸强度与拉断伸长率均呈现先下降后上升的趋势,而其回弹性小幅度下降,邵氏C硬度则显著上升,说明BR/SBR橡胶发泡材料的尺寸稳定性变好。使用SEM观察BR/SBR橡胶发泡材料的表面结皮发现,随预硫化时间的增加,BR/SBR橡胶发泡材料表面的结皮层厚度逐渐增加,内部梯度泡孔尺寸结构越来越明显,这与材料在二次硫化时发泡剂从橡胶基体逸出和基体的硫化过程有关。对BR/SBR橡胶发泡材料的耐磨性研究表明,随着预硫化时间延长,虽然发泡材料表观密度由0.50 g·cm-3增至0.81 g·cm-3,但其DIN相对体积损失磨耗明显变小,表明发泡材料的耐磨性越来越好,这是因为BR/SBR橡胶发泡材料表面结皮层厚度增加,即发泡材料内部梯度泡孔尺寸结构的产生引起的。其次,选取无机轻质填料空心玻璃微珠（HGM）填充BR/SBR共混橡胶以制备橡胶基轻质复合材料。为了提高HGM与橡胶基体的相容性,采用聚多巴胺（PDA）改性HGM-纳米银颗粒催化镀铜工艺对HGM表面进行化学镀铜:借助多巴胺可以在温和条件下发生自身氧化聚合反应粘附于各种有机/无机表面的特性对HGM的表面进行包覆,在HGM表面形成纳米厚度的PDA层,为其进一步修饰改性提供了二次反应的平台。在后续HGM/PDA微珠硝酸银活化过程中,Ag+可借助PDA分子结构中邻苯二酚的还原性原位还原,以Ag纳米颗粒单质的形式被还原在PDA表面。Ag纳米颗粒单质在进一步化学镀铜过程中可以作为催化晶核成为Cu2+的还原中心,最终以该Ag纳米颗粒为中心将Cu单质还原在HGM表面,还原出来的Cu单质以自身催化作用催化后续Cu2+的还原,最终Cu单质连成一片形成厚度均匀、质密的铜层。通过SEM、EDS、FTIR以及XRD四种表征方法对该化学镀铜工艺的镀铜效果进行评估。运用滤纸实验、EDS以及XPS对镀铜HGM与橡胶的黏合机理进行模拟和分析,结果表明,橡胶基体中的反应性活性硫磺可以成功通过薄滤纸,与镀铜HGM表面的Cu单质发生高温下的氧化还原反应,以化学键形式建立两相间黏合。研究了镀铜HGM与橡胶的黏合行为,镀铜HGM在HGM-橡胶复合材料中的含量对该高分子基轻质复合材料物理机械性能、耐磨性能的影响。结果表明,HGM经过镀铜处理后与橡胶基体的相容性得到明显改善,复合材料的物理机械性能、耐磨性能显著提升。