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聚合物共混是制备多功能高分子材料的有效途径，而共混聚合物体系的相结构及界面性质是决定材料性能的关键因素。近期研究表明借助于共混体系界面失稳，吸附在界面上的嵌段共聚物单层膜可以发生塌缩形成聚合物胶束，在新材料的制备、药物输运以及纳米微反应器等领域有潜在的应用前景。然而，目前人们对聚合物共混体系相结构形成的机理、界面性质与相转变间的关系以及界面单层膜因失稳发生的从二维到三维的塌缩行为的理解还很匮乏。本论文通过建立相关分子模型，采用耗散粒子动力学方法(DPD)对共混体系的相行为和界面性质以及基于嵌段共聚物单层膜塌缩的输运过程进行了模拟研究，主要成果如下:
1.建立了对应于真实对称三元共混物的粗粒化模型体系的相图，发现存在四个相区:无序相(DIS)区、有序层状相(LAM)区、宏观无序而微观相分离的双连续微乳(BμE)相区以及宏观相分离(2P)区。相转变序列以及相区位置与相关实验和理论结果相符。
2.研究了对称三元共混体系的界面性质及其与相转变间的关系。发现连续Discrete Harmonic理论能够准确描述LAM相的热涨落。随着均聚物的添加，LAM相的溶胀程度增大，邻近双层间的涨落相关程度降低，层间的热涨落模式会从单一的相关模式向相关和不相关的共存模式转变。与此同时，面内相关长度增大，LAM相的弯曲模量和压缩模量减小，双层柔性变大，因此高度溶胀的LAM相极易受热涨落的影响而失稳。当弯曲模量减小到与热能KBT同数量级或LAM相的持久长度小于其层间距时，从LAM到BμE的相转变发生。对于2P相，发现Helfrich模型能够很好地描述大波长范围内嵌段共聚物单层膜的热涨落，且随着嵌段共聚物的添加，界面张力降低而弯曲模量增大。当不相容均聚物的界面饱和（界面张力趋近于零）时，从2P到BμE的相转变发生。上述研究结果表明，从2P和从LAM相到BμE相的相转变均与界面性质的变化密切相关，且热涨落是BμE相形成并稳定存在的关键因素。
3.通过考查不相容均聚物界面上非对称两嵌段共聚物单层膜的界面行为，发现通过调控两嵌段长度的不匹配和两嵌段与均聚物间相互作用的不匹配可实现过饱和单层膜的双向塌缩，所形成的聚合物胶束状微乳能包覆均聚物并将其进行相间输运。进一步，通过系统分析单层膜的塌缩方式，给出塌缩形成溶胀胶束状微乳(SM)、反溶胀胶束状微乳(ISM)以及褶皱(Wrinkle)的参数条件，发现形成SM和ISM的动力学路径可分为单层膜弯曲、帽形芽、管状芽、细颈以及芽从母膜脱离五个阶段。
4.实现了利用单层膜的塌缩对纳米粒子(NP)进行包覆及输运。通过系统研究球形NP包覆与传输的动力学路径及其影响因素，发现包覆传输可分为单层膜发芽、长芽以及芽的解离脱膜三个阶段，并建立了塌缩后形成的聚集体类型与共聚物的组成和相互作用的关系。成核能量计算表明，发芽的能垒较低，与热能大小相当，因此一旦单层膜开始弯曲失稳，热涨落能驱动芽迅速长大;在解离阶段，如芽的尺寸大于2k/τ(k为单层膜的弯曲模量而τ为芽与母膜连接处的线张力)，芽能快速收缩并迅速从其母膜上解离。而且，NP尺寸较小、单层膜过饱和度较大、及NP与单层膜的亲和作用较强的体系，NP的包覆成功率较高。对形状各向异性的盘状和柱状NP的包覆和传输过程的研究表明:NP的初始取向显著影响其包覆成功率;多个形状各向异性的NP粒子还可在微乳内部形成有序的堆积结构。
5.对线性多嵌段共聚物A(BC)nBA的自组装行为开展了初步研究，发现当嵌段A、C间的相亲作用大于嵌段A、B时，体系会形成相互垂直的多级层状结构，即长周期(A/BC)厚层间有与之垂直的短周期(B/C)薄层，这种互垂直多级层状结构还未曾被报道。
上述研究结果不但深化了对聚合物共混体系相行为、界面性质以及单层膜塌缩行为的认识，还有望为多功能先进材料及高效纳米输运微器件的设计与制备提供理论指导。此外，上述研究有助于完善对线性多嵌段共聚物自组装行为的认识，为具有多个周期的多级自组装结构在光子晶体等领域的应用提供理论指导。