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本论文设计合成了三种拓扑结构(树突型、多“臂”型、三维径向对称型)的L-赖氨酸基树枝状凝胶因子。系统性的研究了凝胶因子结构与性能的关系,考察了溶剂、凝胶储存温度等外部条件对凝胶性能的影响,推讨了三维径向对称型凝胶因子的自组装机理,并通过将凝胶因子引入到PMMA基体中考察其原位改性PMMA的效果。具体研究内容及结论如下：一.通过发散法和收敛法成功地合成了包含苄基为焦点,甘氨酸为链接单元、L-赖氨酸为支化单元的一代、二代、三代树突状凝胶因子Bzl-Gly-Lys(G1)、 Bzl-Gly-Lys(G2)、Bzl-Gly-Lys(G3),以及通过催化加氢反应得到焦点为羧基的凝胶因子HO-Gly-Lys(G1)、 HO-Gly-Lys(G2)、HO-Gly-Lys(G3)。溶剂考察及变温1H NMR证明氢键是凝胶的驱动力；管反演法、DSC、流变学、ATR-FTIR、CD等分析测试表明,代数越高,凝胶因子之间形成的氢键强度越大,所形成的凝胶热稳定性越好、机械强度越高。荧光光谱分析表明苄基在凝胶因子的自组装过程中提供π-π堆积作用力。二.通过发散法和收敛法成功合成了L-赖氨酸基哑铃型“二臂”树枝状大分子G1-Cn-G1和G2-Cn-G2(n=6,9,12),以及以季戊四醇为核心的正四面体型“四臂”树枝状大分子PER-G1和PER-G2。 ATR-FTIR、CD分析表明,对于G1-Cn-G1体系,中心碳链主要提供一种疏溶剂作用力,对G2-Cn-G2体系,中心碳链主要发挥辅助、调节“头”部基团排列的作用；正四面体型“四臂”树枝状大分子需要克服很强的中心正四面体结构的位阻,因此其凝胶化能力不如哑铃型的“二臂”树枝状大分子；POM和DSC分析证明,G1-C12-G1/DCB凝胶在低温下形成球晶凝胶网络,而在室温下形成纤维凝胶网络。三.合成了一类以POSS为核,氨基酸衍生物为“臂“的三维径向对称型有机-无机杂化凝胶因子,考察了“臂”,“代数”对POSS基凝胶因子凝胶化能力的影响,结果表明“臂”上含两个氨基甲酸酯键的POSS-Lys(Boc)凝胶化能力最强。SEM、TEM、AFM分析表明POSS-Lys(Boc)和POSS-Cys(Bzl)在溶剂中都组装为独特的“丝瓜络”凝胶网络。管反演法测试表明该凝胶在加热过程中存在粘流态,流变学表明该凝胶具有较强的抗应变能力和回复能力。XRD测试表明其采取一种分段式六棱柱堆积模式。四.凝胶因子POSS-Lys(BOC)、Bzl-Gly-Lys(G3)在MMA单体中自组装形成纳／微米尺度的凝胶网络,MMA单体在凝胶网络的存在下经紫外光引发原位聚合形成宏观均相、微观分相的PMMA/凝胶复合材料,该复合材料相较于纯PMMA,具有更高的断裂伸长率,冲击过程中出现部分脱粘现象,断裂面较为粗糙,DMA曲线出现凝胶网络解聚的损耗峰,这些现象说明凝胶网络的存在能够在一定程度上提高PMMA材料的韧性；PMMA/凝胶复合材料的透光率相较于纯PMMA基本不变,雾度随凝胶因子的浓度增加有所增加；PMMA/疑胶复合材料冷冻断面刻蚀后的SEM图以及刻蚀液的质谱数据反映出MMA的原位聚合并没有改变凝胶因子的化学组成和凝胶网络的形貌。通过这种凝胶模板抽提(Gel-Template-leaching)的方法可以制备出具有纳/微米尺度的聚合物分子印迹材料。