纳米粒子(NPs)填充聚合物纳米复合材料(PNCs)有着优良的机械、导电和导热性能,在大多数情况下,我们普遍认为纳米颗粒是均匀分散体,以获得更好的物理性能,如降低的渗透性和增强的机械强度。相反,为了获得优良的导热和导电性,我们更侧重于开发形成特定网络结构的纳米颗粒自组装结构。因此,我们需要一定的手段和方法以实现可控的纳米颗粒分散或特定聚集结构。其中一个有效的方法是用短聚合物链均匀的接枝纳米颗粒,这归因于纳米粒子的相互作用焓和接枝聚合物构象熵之间的相互竞争。但是,以往已经进行的研究主要集中在端接枝纳米颗粒在聚合物基质中的空间分布与组织结构参数的影响,很少有人致力于特定自组装结构与力学性能之间的关系。在这项工作中,我们应用粗粒度分子动力学模拟方法,通过调整接枝链长度以及接枝链柔性,模拟了聚合物链接枝纳米颗粒在均相聚合物基质中的空间分布情况以及相对应的体系力学性能。我们的目标是模拟出所有接枝纳米颗粒可能自组装成的各种相结构,对特定应用的纳米-聚合物复合材料的构建与力学性能提供一定的预测和指导。我们进行的主要工作如下:(1)考察如何成功构建聚合物三维网络结构,构建特殊的自组装结构模型(如片层状、线状、枝杈状等等),通过调控颗粒间相互作用参数以及接枝链密度以及链长,建立结构模型与相关参数之间的相图,实现定向调控相应结构的目的,为导电、导热材料的研究提供优良结构模型;(2)对纳米颗粒的三维结构进行调控,对相应的静态力学性能以及动态力学性能做出一定的表征,以实现与纯聚集形态相比,力学性能的相对稳定与提升;(3)利用全原子模型将填充体系继续扩大并拓展为真实体系,如将树脂小分子或石墨烯片填充进丁苯橡胶或石墨烯橡胶中,来表征力学性能以及分散性的性能。建立树脂的大规模体系,通过对其动静态性能的表征,与实验值进行比对,建立起合理准确性较高的力学参数体系,便于今后进一步实验研究。