硅橡胶泡沫(简称“硅泡沫”)材料是硅橡胶在经过发泡处理后而形成的一种多孔性高分子弹性体,它兼具硅橡胶优异的耐高低温性能、耐候性能、耐辐照老化性能和泡沫材料相对密度低、比表面积高、可压缩变形量大的特点,是用作阻尼、隔音、缓冲、减震的优良材料,在航空航天等极端条件下有广泛的应用。传统的制备硅泡沫的物理发泡和化学发泡方法存在难以精确控制硅橡胶泡沫孔结构,导致制备的泡沫材料力学性能不可控等问题。为了克服上述问题,本文制备了氧化锌晶须(T-ZnOw)补强的硅橡胶墨水材料,利用3D打印技术特有的图案化能力,将硅橡胶墨水打印成有序、开孔的硅泡沫材料,实现了发泡过程和固化过程的分离,获得了泡孔均匀和压缩性能可控的泡沫材料。本论文的实验分为三个部分进行,第一部分是对墨水材料的研究。研究结果表明,硅烷偶联剂对T-ZnOw的改性取得了成功,提高了填料在基体中的分散性,且墨水材料具有可打印性及自支撑性,满足3D打印的基本要求。同时,实验中也确定了墨水的固化条件,即在150℃下热固化1h。第二部分是利用直书写式3D打印技术将墨水材料打印成硅泡沫,并对其性能进行研究。研究发现,改性后的T-ZnOw在硅橡胶基体中的分散性变好,但在高于4wt%的含量时粒子出现了团聚现象。氧化锌晶须与硅橡胶分子链段之间的相互作用限制了链段的运动,导致Tg升高,交联密度增大。接下来,本文分别讨论了mT-ZnOw的含量和打印结构对硅泡沫力学性能的影响。当打印结构和线条宽度(约270μm)保持不变,mT-ZnOw的含量为1wt%时,硅泡沫的力学性能最好,平台宽度超过15%,屈服应力可以达到0.35MPa。而当填料含量和打印层数保持不变,打印线间距越小,硅泡沫的力学强度越大,但考虑到硅泡沫缓冲减震的功能需求,当线间距为0.8mm时的力学曲线更为理想。当填料含量和打印线间距保持不变,打印层数越多,硅泡沫的弹性模量越大,屈曲效应越明显,平台宽度增加,达到30%。但打印层数大于14层时,尺寸效应便不再对硅泡沫的力学性能造成影响。第三部分是使用波长为254nm的紫外光对固化后的硅泡沫材料进行后处理,以进一步提高其力学强度,并通过改变辐照时间来探索最佳辐照条件。由于短波紫外光的能量巨大,大于硅泡沫分子中的化学键键能,因此在受到辐照后,硅泡沫表面的化学键被切断或削弱,发生了一系列化学反应,导致交联程度增加,进而提高了硅泡沫的力学强度。由于紫外光只能作用到样品表面,因此虽然材料的弹性模量最多提高了 57%,但屈服应力提高的幅度不大。通过观察不同辐照时间下硅泡沫材料的压缩应力-应变曲线,可以确定辐照时间为2min时效果最好。以上实验结果表明,直书写式3D打印技术不仅工艺简单,对环境友好,而且能够制备出泡孔结构有序可控,力学性能优异的硅泡沫材料,随着硅泡沫材料的应用场景的多样化,利用3D打印技术制备硅泡沫的市场将更加广阔。