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硅橡胶的分子主链是由硅原子和氧原子交替连接组成的，其侧基可以是各种不同的有机基团（例如甲基、苯基、乙烯基等），因此它是兼有无机和有机特性的元素有机高分子弹性体。由于拥有良好的综合性能，例如耐高低温性、耐老化性、疏水性、电绝缘性、生理惰性和生物相容性等，硅橡胶在条件苛刻的环境下有很广泛的应用，例如弹性密封胶、粘结剂、涂料、医用材料等。但是纯硅橡胶的力学性能很差，必须对其进行增强后才具有实用价值。尽管无机纳米粒子增强硅橡胶的产品已经商用多年，但是人们对填充硅橡胶的增强机理依然没有完全了解清楚。 本论文以国家电网的项目《电力新型纳米防污闪室温硫化(RTV)硅橡胶涂料的研制与开发》为研究背景，以无机纳米粒子（包括气相法二氧化硅、原位沉淀法二氧化硅和层状双氢氧化物）填充的RTV硅橡胶为研究对象，系统总结了高分子基体与填料粒子之间的相互作用和界面结构，详细介绍了纳米复合材料的制备方法和结构表征，并深入探讨了填料粒子对硅橡胶流体流变行为和硅橡胶网络力学性能的影响规律和影响机理。论文具体内容包括以下几个部分: 第一章首先简要介绍了硅橡胶基体和无机纳米粒子的基本信息，具体包括化学组成、结构特征、制备方法、物化性质、表面性质及潜在用途等方面，并对其进行了必要的实验表征。 第二章主要讨论了高分子-填料相互作用以及填料粒子对结合橡胶的影响规律。在总结高分子-填料相互作用的基础之上，我们构建了高分子与填料之间的界面结构，并提出了表征高分子-填料相互作用的方法——“超额能”和结合橡胶，然后根据结合橡胶与高分子-填料相互作用之间的关系研究了不同填料粒子对结合橡胶的影响规律和影响机理。 第三章详细讨论了不同填料粒子对硅橡胶填充混合物流变行为的影响机理。我们首先总结和对比了非活性填料和活性填料在不同含量下对填充混合物黏度的影响规律，发现高分子介导的填料-填料相互作用对高含量活性填料填充混合物的黏度有非常显著的影响;紧接着我们仔细分析了高分子介导的填料-填料相互作用随粒子间距的变化规律，并提出了“粒子间超额能”的概念来表征这种相互作用;最后对不同填充混合物的流变行为（包括稳态剪切和动态剪切）进行了定性解释。 第四章介绍了室温硫化硅橡胶纳米复合材料的制备方法和结构表征。我们主要介绍了机械混合法和原位沉淀法两种常用方法的制备原理和过程，并对硅橡胶复合材料的内部结构进行了表征，包括采用平衡溶胀法测量橡胶网络的交联密度，采用SEM和AFM观察样品拉伸断裂面的形貌，采用TEM和SAXS表征填料粒子的分散状态和结构特征，采用DMA和DSC等测量硅橡胶的玻璃化转变温度等。 第五章详细讨论了不同填料粒子对硅橡胶网络力学性能的影响机理。我们通过分析单根分子链和橡胶网络中的网链在拉伸过程中的力学行为（即应力传递行为），对未填充硅橡胶（包括单峰网络结构和双峰网络结构的硅橡胶）和填充硅橡胶（包括非活性填料、活性填料和原位沉淀凝胶粒子填充的硅橡胶）的应力-应变曲线和拉伸性能进行了解释。通过对比发现，中高含量活性填料填充硅橡胶的增强效应主要源于填料的有效体积效应（源于填料的体积排除效应和高分子-填料相互作用带来的网络结构的变化）和网链之间的协同效应（源于橡胶网络中“层级网络”结构的形成）。然后研究了不同填料粒子对硅橡胶拉伸性能的影响规律和影响机理。另外，我们还采用J-积分方法研究了气相法二氧化硅填充硅橡胶的断裂性能。 第六章总结了本论文各章的主要研究结果以及它们之间的相互联系，还指出了目前存在的主要问题，并为橡胶领域对增强机理的进一步深入研究提出了展望。