共聚物的分子构型是控制聚合物相行为和材料性能的一个重要因素。共聚物可以作为模板调节和控制纳米粒子的分布。 本文以接枝共聚物为模型，采用自洽场理论研究分子构型参数对相行为和材料性能的影响，并结合密度泛函理论研究共聚物/纳米粒子体系的自组装行为。研究工作涉及： (1)接枝共聚物在熔体和溶液中的相行为 采用谱空间实施的自洽场理论研究接枝共聚物的相行为。通过比较不同相的自由能，绘制接枝共聚物的分凝强度-组成相图。相比于线性共聚物的经典相图，接枝共聚物的相图是不对称的。另外，绘制第一个连接点位置．组成和接枝臂数目—组成相图。当连接点位置从零改变到0.5，有序-有序相转变的边界首先向较小组成值偏移，然后变化平缓，最后再向较大组成值偏移。在较小的第一个连接点位置区域，随着接枝臂数目增加，相边界往往向较小组成值偏移。在较大的第一个连接点位置区域，增加接枝臂数目引起相边界向较大组成值偏移。在中间的第一个连接点位置区域，接枝臂数目对相边界影响不大。另外，分子构型参数对有序结构的周期长度有很大地影响，而对链节的密度分布影响不大。在强分凝下自洽场理论的计算结果同实验数据进行了对比，发现两者能够很好的吻合。 基于两维实空间自洽场理论，研究两亲性接枝共聚物在选择性溶剂中自组装行为。接枝共聚物的主链可亲溶剂，支链劣溶剂，或者接枝共聚物的主链劣溶剂，支链亲溶剂。通过改变接枝共聚物的构型参数和接枝链段同溶剂相互作用参数，体系可形成圆形胶束、线形胶束、大组分胶束和囊泡等。绘制聚集体形貌稳定区域与第一个连接点位置和接枝臂数目的关系图。构型参数对复杂结构形成有非常大的影响。接枝臂链节同溶剂相互作用参数也改变聚集体的形貌。在不同聚集体结构中，主链自由端和内部链节分布不同。在疏水主链接枝共聚物形成的圆形胶束和亲水性主链接枝共聚物形成的囊泡中，根据自由端和内部链节长度，链节分离并位于聚集体的不同区域。但是，至于大组分胶束和疏水性主链接枝共聚物形成的囊泡中，自由端和内部链节均匀地分布在聚集体中。 (2)接枝共聚物的桥状构象性质和弹性性能 结合自洽场理论和Voronoi剖分，计算接枝共聚物主链的桥状构象性质。改变接枝臂数目和连接点位置可以引起柱状和层状相的相转变。桥状构象百分率随着自由端链节的长度增加或者接枝臂数目增加而减小。当柱状相向层状相转变时，桥状构象百分率不连续地下降。也研究了与共聚物力学性能有关的单位面积桥状构象链数目同接枝臂数目 之间关系。在柱状相中，单位面积桥状构象链数目随着接枝臂数目增加而增加；在层状相中，单位面积桥状构象链数目随着接枝臂数目增加而减小。 基于自洽场理论和线弹性力学，研究了层状相中接枝共聚物的线性弹性性能。拉伸和剪切模量依赖于接枝共聚物的分子构型参数(接枝臂数目和连接点分布)。从这两个量可以计算杨氏模量。相比于剪切模量，拉伸模量对杨氏模量贡献大。较大接枝臂的共聚物表现出较好的力学性能。对于力学性能改进的物理原因，相互作用能是主要的驱动力，但是熵的贡献是很小的或者是负的。连接点分布对材料性能也起了一定的作用。 (3)共聚物/纳米粒子的自组装行为 采用组合的自洽场理论和密度泛函理论方法，研究两亲性共聚物/纳米粒子体系在稀释溶液中的自组装行为。研究了两种不同类型的纳米粒子：一种为纳米粒子对疏水段有很好相容性，但与亲水段不相容：另一种为纳米粒子是中性的。在这两种情况下，纳米粒子和两亲性共聚物自组装成复杂微结构，纳米粒子可空间地分布于聚集体中。聚集体形貌可通过纳米粒子的半径和浓度来调节。对于选择性纳米粒子，随着纳米粒子的半径和浓度增加，聚集体形貌可由囊泡转变为球状和棒状混合胶束。对于中性纳米粒子，随着纳米粒子的半径和浓度增加，聚集体形貌可由大胶束转变为球状和大胶束混合胶束。纳米粒子在聚集体中分布也受到纳米粒子的半径和浓度影响。当粒子的半径和浓度较小时，纳米粒子可均匀地分布在聚集体中。但是，增加粒子的半径和浓度，粒子往往倾向于远离聚集体的中心。 利用组合的自洽场理论和密度泛函理论，研究了线性—交替共聚物/纳米粒子体系的多尺度有序结构。线性交替共聚物自组装成两个长度尺度的层状结构。这个结构为纳米粒子的分布提供了模板。纳米粒子自发地组织依赖于粒子的选择性，粒子体积分数以及粒子半径。另外，由于熵的影响，纳米粒子的引入也可以导致多尺度结构的改变。