作为一种重要的表面修饰手段，聚合物刷(Polymer brushes)在润滑、摩擦、微纳流体器件、生物芯片等诸多领域都有着重要的实际的应用前景。近年来，对聚合物刷的研究已经由最初的针对制备方法的研究转入向功能化、表面微结构化、表面物理化学性质调制等方面纵深发展。本文从温度敏感的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)聚合物刷出发，对其制备、纳米图案化、及表面摩擦性能等方面进行了研究，具体内容如下：　　 1.通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法在硅片及石英片表面生长了PNIPAM聚合物刷。采用调节聚合反应时间以及活化剂(activator)/去活剂(deactivator)的比例，对聚合物刷的生长速度进行了有效的控制。水接触角(CA)及原位原子力显微镜(In-situAFM)的研究均证明了聚合物刷的温度响应特征。　　 2.以纳米聚苯乙烯微球为模板，将纳米球刻蚀印刷(Nanosphere Lithography)和表面引发原子转移自由基聚合两种方法有机结合起来，在大面积范围(～mm2)成功制备了表面为六方堆积纳米微孔图案的PNIPAM聚合物刷。原位水相变温条件下的原子力显微镜研究表明所得图案化聚合物刷在水环境中呈现明显的响应特征，并且成功地实现了这种表面图案化的可逆响应。这种简单高效、成本低廉的方法克服了以往纳米压印、离子刻蚀等方法获取纳米尺度图案化聚合物刷的诸多不便，为纳米图案化聚合物刷的制备提供了一条新的思路。　　 3.以上述方法制备的图案化聚合物为模板，通过二次聚合的方法的到了温度响应性(PNIPAM)/非响应性(PAM)聚合物刷所组成的纳米图案化的二元聚合物刷。采用原子力显微镜在原位水相变温条件下研究了聚合物刷在水中的温度响应行为。本工作的创新点在于首次利用基材表面化学(SurfaceChemistry)的差别成功制备了纳米级别分辨的二元图案化聚合物刷。　　 4.采用荧光标记的聚2-乙烯基吡啶为探针分子，通过单分子荧光成像及荧光关联光谱技术从单分子层次初步考察了PNIPAM聚合物刷表面的摩擦性质。结果表明聚合物刷表面摩擦与其厚度及周围水环境的温度有着密切联系。探针分子PNIPAM刷表面感受到的单分子摩擦与聚合物刷的膜厚有很强的依赖性：在厚刷表面所感受到的摩擦远远大于薄刷上的摩擦。进一步研究发现，当水温低于聚合物刷的低临界会溶温度(Lower Critical Solution Temperature)时，由于溶剂粘度随温度升高的降低，表面摩擦出现降低。而当水温升高到PNIAPM的低临界会溶温度，聚合物刷发生构象转变，摩擦力随温度的上升增加。我们将其归因于聚合物刷内探针分子与聚合物链之间的运动“偶合”。正是这两种因素的双重作用使得温敏性PNIPAM聚合物刷表面呈现其独有的摩擦性质。