Gemini两亲分子是由两条传统单链两亲分子利用联接基团通过共价键的方式组成的特殊两亲分子。相比于传统单链型两亲分子它表现出更加优异的性能,比如更低的表面张力和临界胶束浓度、更高的泡沫性能和乳化性能等。同时由于自身结构特点Gemini两亲分子拥有更多的可调控因素使其在溶液中表现出更加丰富的自聚集行为,且分子中不同结构的变化也会引起分子内或分子间作用力的变化,这有望通过改变分子结构实现有效调控其自聚集行为和自聚集结构体形态,为材料的结构、性能和实践领域提供了更多的可能。基于Gemini两亲分子和水共混形成的溶致液晶是当前自组装研究领域的热点。与常规的两亲分子不同,它们往往易于形成具有非均一界面曲率的非常规液晶相。同时,此类分子具有两条疏水链,通过在疏水链上化学嫁接可聚合基团,即可形成具有双官能团自交联功能的两亲分子。因此,由可聚合Gemini两亲分子形成的液晶,可以通过光引发自由基聚合反应将液晶的自组装纳米结构高保真地固化下来,为制备具有高度有序纳米结构的聚合物提供了一条可行的途径。对于离子型Gemini两亲分子,其结构可调控因素包括亲水头基、烷烃链、联接基团、反离子以及功能化基团等。其中,通过简单而高效的离子交换,可以精细改变反离子与亲水头基的相互作用,并实现对Gemini两亲分子自组装结构的调控。本课题旨在研究Gemini两亲分子中反离子对其自组装结构的影响。通过改变反离子的不同价态、电荷分布、自由度等,分别探究其对不可聚合型Gemini两亲分子、可聚合型Gemini两亲分子这两大类在水溶液诱导下自组装为溶致液晶结构的影响。实验结果证明:无论是对于可聚合型还是不可聚合型两亲分子,反离子确实能够有效调控并丰富了Gemini两亲分子在水溶液中形成的液晶聚集体结构;同时在可聚合型Gemini两亲分子体系中通过调控反离子这种相对简单的方式,拓宽了溶致液晶的相空间,并得到了较难获得的双连续立方Gyroid相。利用分子中的可聚合基团通过光固化的方式将此结构在聚合物中得以保留,并得到了具有三维通道的有序纳米结构聚合物薄膜。具体研究内容如下:首先,设计合成具有不同反离子的不可聚合型季铵盐类Gemini两亲分子,并初步探究其与水共混的溶致液晶自组装行为。反离子包括溴离子、酒石酸根系列。反离子的改变丰富了两亲分子溶致液晶相结构,除六方柱状HⅠ相以外还获得了HCP和A15相两种立方结构。同时借助小角X射线散射深入探究了不同反离子对应的Gemini两亲分子的溶致液晶结构。其次,设计合成具有不同反离子的可聚合型季铵盐类Gemini两亲分子,并探究与水共混的溶致液晶自组装行为。以甲基丙烯酸酯基作为可聚合基团,以反离子的价态作为分类标准进行系统探究。对于一价反离子,主要包括溴离子、磷酸二氢根、醋酸根、甲烷磺酸根、三氟甲烷醋酸根和三氟甲烷磺酸根,其对应的两亲分子G6-X在自组装过程中获得了层状Lα相和六方柱状HⅠ相。对于二价反离子,又可细分为棒状型、酸根型、刚性和手性反离子进行系统研究,在二价反离子型两亲分子G6-Y体系中获得了室温下能够稳定的、相区间宽度达5%左右的双连续立方Gyroid结构。同时借助小角X射线散射深入探究了不同反离子对应的Gemini两亲分子的溶致液晶结构。最后,通过紫外光引发聚合的方式将G6-Y体系中的双连续立方Gyroid相结构固定下来,制备出了具有三维连续通道的有序纳米结构聚合物薄膜,且通过小角X射线散射SAXS测试证实了聚合前后的相态保持一致,聚合后Gyroid结构被完好的保存了下来,为后续的实践应用提供了价值。