软物质这一概念是由P.G. de Gennes于1990年诺贝尔颁奖典礼上提出。聚合物便是一类具有广泛用途的软物质。按组成成分划分,聚合物包括均聚物,嵌段共聚物,接枝共聚物,无规共聚物。其中嵌段共聚物是一类由两种或两种以上化学性质不同的聚合物链段所组成的高分子物质。由于不同化学链段之间由共价键链接,因此在一定条件下它可以发生微观相分离行为,自组装形成丰富有序的周期纳米结构。在半导体工业中,传统光刻技术已经无法满足其越来越小的尺度要求。嵌段共聚物受控自组装刻蚀技术,是指诱导嵌段共聚物自组装形成有序纳米结构,然后以其为模板代替或改进传统刻蚀技术。这种技术被视作具有替代传统刻蚀技术的潜力,它的成功应用将会推动半导体工业的进一步快速发展。研究者通过多种手段试图实现嵌段共聚物受控自组装刻蚀技术。其中,化学改性周期图案表面法和拓扑受限法得到研究者广泛重视,并且已经取得不同程度的成功。本文中,我们通过理论模型建立,采用计算机模拟方法对这两种嵌段共聚物受控自组装刻蚀技术实现方法进行研究。我们的目的是借助理论研究方法物理内涵清晰,影响因素可控等优势,解决目前实验中存在的一些有待解决的问题,对实验进一步开展提供有效的理论指导。此外,我们还发展了研究聚丙烯腈基碳纤维拉伸力学性能的粗粒化蒙特卡罗模型,模拟计算了不同浓度和不同形状的缺陷对碳纤维拉伸过程中应力——应变曲线的影响。第一章中,我们将简述聚合物理论研究背景,分析理论研究的特点和优势所在,并主要介绍了在嵌段共聚物相分离领域取得成功的自洽平均场理论。第二章中,我们将着重利用含时金兹堡朗道方程研究两嵌段共聚物体系和嵌段共聚物／均聚物共混体系在外部调控下动力学过程相关问题。本章中第一小节是嵌段共聚物受控自组装过程应用背景及展望。第二小节中基于多倍化学改性周期图案方法诱导嵌段共聚物有序自组装实验,我们针对层状相嵌段共聚物在该体系下动力学过程进行讨论。我们首次验证了指数关系在该体系的有效性,为在更大周期化学改性图案基底上实现嵌段共聚物有序自组装提供了合理依据。此外,我们明确给出体系动力学容忍窗口,这一结果对实验中化学图案基底制备过程具有理论指导意义。第三小节中,我们在嵌段聚合物／均聚物共混体系中观察到了成核机制微相分离过程。针对这一有趣现象,我们提出了一种成核过程与化学改性周期图案相结合的全新方案以实现大规模嵌段共聚物有序自组装过程。通过这种全新方案,我们成功将密度倍数(DM)提高至128,这与之前理论和实验所得结果相比,有大幅提升。这一全新方案将会大大提升嵌段共聚物受控自组装技术效率,拓宽其应用前景。最后一节中,我们针对实验中关于六角受限体系尺寸极限问题,通过自洽平均场方法和含时金兹堡朗道方程,从热力学和动力学角度给出了我们关于这一现象的解释。第三章中,我们发展了模拟碳纤维拉伸过程的蒙特卡罗模型,模拟研究了不同类型、不同浓度的缺陷对碳纤维拉伸过程中应力——应变曲线的影响。我们认为在不破坏体系网络结构的前提下,大型缺陷在一定程度上可以保持体系的拉伸性能。但是当体系网络结构被破坏时,大型缺陷则是体系体系力学性能迅速下降,无法继续保持。另外,由于外加拉力破坏了体系各向同性性质,各向异性缺陷对体系力学性能影响也并不相同。我们的结果表明对于二维矩形缺陷体系,如果想要较好的保持纤维力学性能,应尽量保证矩形缺陷较长边长与拉伸方向平行。