弹性体是处于橡胶态的无定型交联高分子材料,具备优异的可回复性,并广泛运用于生产、生活中。近年来,研究人员通过引入纳米填料、滑动环结构或牺牲键对弹性体的力学性能进行调控,并取得重要进展。然而,为满足高精尖应用的需求,弹性体的力学性能有待进一步提高。弹性体具有丰富的特征时间尺度和空间尺度,内部存在极为复杂的相互作用,其中弱相互作用对弹性体的力学性能具有显著的影响。研究人员通过引入弱相互作用的调控机制获得了一系列高性能弹性体。然而,关于弱相互作用对弹性体力学性能的影响机制尚不清楚,微结构演化规律及相关的微观机制还缺乏深入研究。本文基于粗粒化分子动力学的方法,探讨了颗粒增强弹性体内的界面弱相互作用和双网络弹性体分子链间的弱相互作用对弹性体力学行为的影响,分析了弱相互作用对弹性体微观结构演化规律和宏观力学行为的作用机制,并提出了不同的微观机理,为高性能弹性体的合成提供理论参考。本文的主要研究内容包括以下几部分:1.界面弱相互作用对嵌段共聚物基纳米复合材料力学性能的影响及微结构演化研究。通过改变软段（硬段）与球形纳米颗粒之间的弱相互作用强度,实现了对含有球形纳米颗粒的软一硬嵌段共聚物弹性体界面的调控;同时,可以改变基体内的硬域分布排列形式;不同的界面弱相互作用可以使材料内产生三种截然不同的平衡形态。应变幅值扫描的振荡剪切模拟成功再现了试验中的佩恩效应,根据微细结构演化分析结果,提出了两种分子机制:硬域的松散化效应和高分子链从球形纳米颗粒表面的解吸附效应。基于不同的平衡形态,阐述了界面弱相互作用强度对不同机制的影响,进而解释了其对佩恩效应的影响。2.弱相互作用对双网络弹性体单轴拉伸力学行为的影响及微结构演化研究。基于粗粒化分子动力学方法,构建了由弱相互作用网络和共价键交联网络共同构成的双网络弹性体模型;通过增强高分子链内单体间的弱相互作用,单体可聚集形成致密的簇,从而充当弱相互作用网络内的物理交联点。基于拉伸载荷作用下双网络弹性体内微细结构的演化分析,提出了两种微观分子机制以解释材料的拉伸力学行为:弱相互作用网络中的簇分解机制和共价键交联网络中的键伸长机制。增强弱相互作用强度、提高应变率,都会抑制簇分解,促进键伸长,从而提高材料的应力水平。3.弱相互作用对双网络弹性体破坏行为的影响及微结构演化研究。根据弱相互作用网络硬而脆,共价键交联网络软而韧的力学特性,修改了第2章模型中弱相互作用网络内分子链长以及链数目。通过观察、分析弹性体变形过程中孔洞及簇结构的微观演化规律,研究了含弱相互作用网络的双网络弹性体的拉伸破坏力学行为。研究了弱相互作用强度对双网络弹性体的韧性影响机制。研究表明:增加弱相互作用的强度,可以使簇更加稳定而难以分解;同时,共价键交联网络内会有更多的共价键断裂;弱相互作用网络与共价键交联网络的协同作用机制是双网络弹性体韧性提高的根源。4.弱相互作用对双网络弹性体冲击力学行为影响及微结构演化研究。研究了弱相互作用对双网络弹性体在一维冲击波作用下力学性能的影响。结果表明,提高弱相互作用网络含量可以增加簇的平均尺寸,从而提升材料的杨氏模量,导致冲击脉冲波速、冲击压力和剪应力等Hugoniot状态量的增加。此外,材料的层裂强度也有所提高。冲击强度的增加将阻碍簇的分解和重构,从而有利于层裂强度的提高;但是在极高速度的冲击载荷作用下,共价交联网络内发生断键,降低了弹性活跃链数目,导致材料承载能力下降。簇的行为以及共价交联网络中弹性活跃链的数目共同决定了材料的层裂强度。