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空心玻璃微球是一种颗粒尺寸为微米级的薄壁空心玻璃球形粉体。典型的粒径范围为10-200μm，壁厚为0.5-2.0μm，具有很好的流动性和分散性。空心玻璃微球具有许多优异的性能，例如球形度好、粒径范围可控、轻质高强、隔音绝热以及良好的介电性能，因而在1960年代中期就作为轻质填料应用在高分子复合材料中。这些复合材料在航空航天、深海探测、保温隔热等诸多领域发挥了重要的作用。作为复合材料的关键原料之一，空心玻璃微球的力学性能直接影响到复合材料的整体性能。因此，研究空心玻璃微球的力学特性及其影响因素的相关变化规律对于拓展其应用领域、调控生产工艺和材料性能改进具有重要的理论价值和实践指导意义。
本论文工作围绕空心玻璃微球的力学特性开展研究，建立了系统的研究方法。同时开展了空心玻璃微球力学特性相关影响因素的研究，总结了相关规律，为空心玻璃微球的生产工艺调整及其应用提供相应的理论依据。本论文主要研究内容及结果如下:
(1)建立了系统的空心玻璃微球力学特性的研究方法，包括空心玻璃微球抗等静压强度、粒径、密度、化学组分和微观形貌的研究方法。抗等静压强度的研究方法包括水压法和气压法，两种方法因压缩介质不同有差异，对不同的产品应采用不同的方法进行研究;设计了一种溶剂法筛分系统，能对空心玻璃微球进行有效的粒径筛分;对真实密度的研究包括液体浮力法和气体比重瓶法，两种方法有一定差异，对不同的产品应采用不同的方法进行研究;化学组分的研究采用多元素快速分析仪，能够简单快速准确的对空心玻璃微球的化学组分进行分析，为配方设计提供依据;对微观形貌的研究采用光学显微镜观察，SEM观察和TEM观察。其中，光学显微镜的透射光明场、反射光明场、透射光偏光场和双光束干涉系统可以得到丰富的结构信息，SEM可以研究空心玻璃微球的球形度、表面状态和内部结构，配合EDS还可以分析空心玻璃微球各区域元素分布。TEM可以研究空心玻璃微球球壳结构中的微界面。
(2)利用建立的空心玻璃微球力学特性的研究方法研究了空心玻璃微球的粒径分布、密度、化学组成、结构均匀性和环境对其强度的影响。研究发现，空心玻璃微球的粒径分布和密度对其强度都有一定的影响，但都不能独立的影响空心玻璃微球的强度。空心玻璃微球化学组成和制备工艺共同影响空心玻璃微球的强度。对空心玻璃微球的理论强度进行了计算，空心玻璃微球的强度与配方和真实密度直接相关。
(3)通过等静压测试发现理论强度与实际强度不符，原因为空心玻璃微球结构存在缺陷。但对于相同配方的空心玻璃微球而言，真实密度是唯一的变量，强度随着密度的增大呈现指数变化，并通过筛分实验验证了该结论。
(4)采用光学显微镜、扫描电子显微镜和干涉显微镜对空心玻璃微球的显微形态进行研究。在光学显微镜的透射光场下，强度较差的样品微球结构中呈现不同程度的“水波纹”现象，而强度较好样品却很少或者几乎没有。利用用高温试验表明该缺陷为空心玻璃微球球壳薄厚不均匀所致。
(5)采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对空心玻璃微球的微观不均匀性，例如微晶界，相界和微裂纹等进行了研究。研究结果表明，空心玻璃微球的强度随着微晶界的增加而下降，球壳中的微裂纹会在高压下生长并使微球破裂，降低其强度，但空心玻璃微球不易分相。
(6)通过环境模拟对空心玻璃微球的环境耐受性进行研究，结果表明，酸碱环境对空心玻璃微球有一定腐蚀，但±100℃高低温冲击对空心玻璃微球强度影响不大。