高分子材料因其优异的性能和广泛的应用在现代工业领域占有至关重要的地位。高分子材料在加工、成型、使用的过程中常常因受到剪切力作用而产生剪切变稀、爬杆效应、离模膨胀等现象,因此研究剪切场中高分子链构象的转变,既具有重大的基础研究价值也可以对高分子材料的实际应用进行指导。从上世纪四十年代起,研究者们就开始通过简化的高分子链模型,结合数学和物理理论,构建了描述高分子微观结构与运动的本构方程,对剪切场中高分子链构象的转变进行研究。同时大量的研究者也通过实验手段对此进行了研究,常见的实验方法如流变仪可以表征高分子流体的黏度、弹性等宏观性质,但无法深入探究高分子链的构象转变,光散射方法和荧光显微镜方法可以得到单根高分子链构象的信息,但研究对象通常为分子量很大的高分子。由于表征手段的限制,对剪切场中低分子量高分子链构象转变的研究大部分是理论推导和计算模拟。荧光共振能量转移（FRET）效应因其在纳米尺度上对距离的灵敏性,可被用于研究剪切场中低分子量高分子链构象的转变,已有的研究中荧光基团距离远超FRET灵敏范围,没有很好地发挥出FRET方法的优势,我们对此进行了改进,通过选用合适的FRET荧光对和合理的标记策略,检测到了高分子链在剪切场中丰富的构象变化信息,为理论研究和数值模拟提供了新的实验证据。为此,我们做了如下工作:1.本文研究了溶液浓度对高分子链构象的影响。对于分子量较大(Mn=9700g·mol-1,Mn=12300g·mol-1)的高分子,在稀溶液中由于链间作用几乎不存在,因此FRET效率基本不变,而在亚浓溶液中,高分子链由于链间作用而被压缩,FRET效率随浓度的增大而增大;对于低分子量(Mn=6500g·mol-1,Mn=5500g·mol-1)的高分子,在稀溶液中FRET效率也基本不变,但在亚浓溶液中FRET效率没有增大反而减小了。产生这种现象一方面是由于低分子量高分子自扩散运动对FRET效率的增强效应在亚浓溶液中被抑制;另一方面是由于低分子量高分子链具有半刚性,半刚性链更难被压缩。2.本文研究了稀溶液中高分子链构象随剪切速率的变化。对于分子量较大(Mn=1.26×10~5g·mol-1)的高分子,FRET方法检测出了高分子链被剪切速率的增大而被拉伸的构象变化。对于低分子量(Mn=7900g·mol-1,Mn=5500g·mol-1)的高分子,FRET方法检测出了高分子链在不同剪切速率区间不同的构象转变:当剪切速率低于150s-1时,FRET效率随剪切速率增大而减小,主要受高分子链在剪切场中的弹性形变影响;当剪切速率大于150s-1时,高分子链端在速度梯度方向的运动发生了取向,高分子链在速度梯度方向上被压缩导致FRET效率随剪切速率增大而增大;当剪切速率继续增加到大于1000s-1后,低分子量高分子链会形成U型或S型构象,这与前人的计算模拟的结论一致。3.本文研究了不同浓度溶液中高分子链构象随剪切速率的变化。实验发现对于不同浓度的高分子稀溶液,FRET效率随剪切速率变化的规律一致,这与标度理论是相符的。而对于亚浓溶液,由于链间相互作用,FRET效率在低剪切速率下几乎不改变;而当剪切超过某一临界速率后,FRET效率快速增大。我们认为这是由于亚浓溶液中的高分子链间作用较强,较低的剪切速率无法造成高分子链构象的转变,因此FRET效率几乎不变;而当剪切速率超过某一临界速率后,高分子链摆脱了链间作用而具有更高的自由度,因此FRET效率快速增大。