机械性能

以端乙烯基聚硅氧烷( VS )和硅化环氧树脂( ES )为原料，通过一步制备法合成了高性能互穿聚合物网络( IPN )体系。聚硅氧烷与环氧的相容性因IPN结构而得到改善，动力学力学分析和扫描电镜证实了这一点。当VS：ES的质量比为100：20 (即20p - IPN )时，改性聚二甲基硅氧烷( PDMS )的力学性能和粘接性能均显著提高。例如，20p-IPN的拉伸强度和断裂伸长率分别为205 %和119.9 %，均高于纯PDMS。与纯PDMS对应物相比，20p-IPN的剪切强度也提高了一倍。热重分析表明，虽然改性环氧的加入使降解温度略有降低，但就10p-IPN而言，800  ℃的残渣仍保持在很高的水平( 56.3 % )。这些结果表明，我们提出的方法可以明显改善PDMS的性能，为高性能的工程应用展示了一个很有前景的方面。

Pickering乳液法是制备各种乳液的常用方法。然而，直接从Pickering乳液中形成交联聚合物膜以及Pickering乳液的双重功能(乳化和机械增强)还未见报道。本文将熔融二氧化硅与乙烯基三甲氧基硅烷( VTMS )和六甲基二硅胺( HMDS )共改性，进一步用于乙烯基或氢二甲酮的乳化。将得到的Pickering乳液与卡斯特催化剂胶囊混合，制备了单组分水性交联聚二甲基硅氧烷( PDMS )涂料，室温干燥后转化为弹性薄膜，用VTMS / HMDS对气相二氧化硅进行共改性，平衡了Pickering乳液的效果和成膜能力。大量接枝VTMS / HMDS或更高的改性二氧化硅用量显示出更好的Pickering乳液效果。尽管如此，由于Pickering剂阻碍了硅油滴的聚结，因此合适的改性硅油浓度对于获得最高的交联密度和最高的机械强度至关重要。接枝的CC基团可以赋予改性二氧化硅以硅氢加成反应活性，进而对PDMS薄膜的力学性能产生贡献。此外，Pickering乳液法在获得力学性能较高的水性涂料方面明显优于传统乳液法。

表面柔性和结构稳定性是现实世界中生物激发干胶的两个设计考虑和对立的方面。这里提出了一种双层结构的瓢虫灵感胶粘剂来解决这一问题。底层采用磁流变弹性体( MREs )，顶层采用杨氏模量和厚度可控的聚二甲基硅氧烷( PDMS )。为了考察双层粘合剂对表面粗糙度的适应性，对硅片进行抛光，以获得不同的表面粗糙度。复合材料结构的粘结性能用带有目标Si表面的力学试验机来表征。实验结果表明，在约3   N / cm2的粘附应力下，双层胶具有良好的表面适应性和对不同表面粗糙度的鲁棒性。本工作展示了考虑真实世界表面的双层干胶黏合性能，说明仿生黏合剂的力学性能对其黏合性能有显著影响。

将烯丙氧基甲醚( AEM )接枝到聚甲基氢硅氧烷( PMHS )上，制备了一种新型反应性相容剂( PMHS-g-AEM )，其结构经1H NMR和FTIR表征。同时，通过Molau实验、光学显微镜、原子力显微镜( AFM )、力学性能和动态力学分析( DMA )等方法，研究了PMHS - g - AEM对两种组分：非极性聚二甲基硅氧烷( PDMS )、极性醚/酯型乙烯基封端聚氨酯( E / SVTPU )的增容作用。在这种情况下，未固化的Vi PDMS Vi / PMHS / EVTPU和Vi PDMS Vi / PMHS / SVTPU共混物的液滴尺寸分别从6.55和10.4 μ m减小到3.76和4.12 μ m，相分离程度降低，界面相互作用增强，拉伸强度和玻璃化转变温度提高。以上结果都表明PMHS-g-AEM具有良好的增容作用。

界面相容性对用于分子分离的纳米复合膜的性能和鲁棒性至关重要。本工作采用共价交联法制备了界面相容性较好的聚二甲基硅氧烷/金属-有机-骨架( PDMS / MOFs )混合基体膜。将MOF锆颗粒( UiO-66-NH2 )与甲氧基硅烷基团进行接枝，进一步与硅烷封端的PDMS基体形成共价交联。增强的界面相容性阻止了溶剂蒸发过程中MOF颗粒在PDMS前驱体溶液中的沉降和聚集，因此复合材料在高MOFs负载量( 60   wt % )下表现出良好的成膜能力。混合膜的抗拉强度提高了2.8倍，同时保持了良好的柔韧性。此外，添加40   wt % UiO - 66 - MS颗粒的PDMS复合膜的CO2 / N2选择性和CO2渗透率分别提高了1.3倍和0.7倍。

由于柔性可控的特点，磁性复合膜成为未来便携式、高效率、多功能的磁软驱动器的理想选择。这里，我们研制了一种基于聚二甲基硅氧烷( PDMS )和高浓度羰基铁颗粒( CIPs )的各向异性磁敏弹性体薄膜( MSEF )复合材料。CIP结构的离面设计使MSEF具有良好的场依赖性变形能力和驱动能力。MSEF-30°在87mT均匀磁场中的面外弯曲角可达70.78°，MSEF-20°可将重物提升66.4倍。充分讨论了颗粒链取向、CIP含量、厚度和外加磁场对磁致变形行为的影响，并进行了有限元计算，以明确实验结果。提出了改进的平衡方程，定性地解释了不同磁场下的实验结果。基于MSEF复合材料，分别制作了具有双向变形和自感知功能的仿生软驱动器。这两种易于制备和可编程的软致动器可以达到预期的驱动效果，表明各向异性MSEFs作为软致动器在生物医学、微流体、智能机器人和仿生学等领域具有巨大的应用潜力。