纳米粒子与聚合物复合可以改善聚合物材料的物理性能和功能特性，特别是在纳米粒子由于自身的结构和物理特性而具有特殊功能的情况下。但是，由于纳米粉体的粒度小，比表面积大，表面能高，处于高度不稳定状态，在与聚合物混合加工过程中遇热、力等作用，往往团聚成几百纳米甚至微米尺度的颗粒，从而丧失纳米粒子特有的功能和作用，因此在制备过程中实现纳米粒子在聚合物中的纳米级分散是实现复合材料优异性能的关键。　　本文提出了一种气泡膨胀纳米粒子分散方法。该方法利用压缩气体作为粒子分散能量载体和输送纳米粒子的载体，携带纳米粒子进入聚合物内，形成内含纳米粒子和压缩气体的微小气泡。而后，通过迫使气泡在聚合物中快速上升产生的内环流或外加电场引起的电对流流场实现气泡内纳米粒子团聚体往气泡壁的迁移。当气泡内纳米粒子团聚体迁移到气泡壁后，将气泡送入低压区，气泡将在内外压差的驱动下急速膨胀。利用气泡急速膨胀时产生的高速拉伸来实现纳米粒子在聚合物中的均匀分散。　　为合理选定工艺参数，确保纳米粒子团聚体快速高效地迁移到气泡壁，建立了相应的粒子迁移模型，采用Eulerian-MonteCarlo方法开展了上升气泡内纳米粒子团聚体迁移研究和气泡内纳米粒子团聚体电对流迁移研究。分析了粒子粒径、粒子密度、聚合物粘度等材料物理参数和注入气体流量、等效重力加速度大小、外加电场强度等工艺参数对粒子迁移的影响规律。　　对气泡膨胀过程及拉伸场进行了仿真研究。分析了聚合物温度、粘度、弹性、密度、气液界面表面张力、气体扩散率等材料特性参数和气泡内初始压强、环境压强、气泡初始半径等工艺参数对气泡膨胀过程、气泡表面拉伸率以及聚合物中拉伸率分布的影响。研究结果表明，气泡膨胀产生的拉伸场对材料的物理特性不敏感，间接证明了该方法具有良好的材料适应性。研究结果还显示，减小气泡半径或提高气泡内初始压强能够显著提高气泡表面拉伸率。　　在对纳米粒子间互相作用力进行分析和对纳米粒子团聚体剥离分散过程进行模拟的基础上，定义了表征聚合物中拉伸场的拖曳力特性的拖曳力系数，给出了团聚体分散难度系数估计方法，并在此基础上给出了气泡膨胀纳米粒子分散能力的预测方法。　　设计了气泡膨胀纳米粒子分散实验系统，并依据粒子迁移、气泡膨胀和分散能力预测三个方面的研究确定了相应工艺参数，分别用上升气泡内环流粒子迁移方式和电对流流场粒子迁移方式进行了纳米粒子分散实验。利用透射电子显微镜(TEM)对实验样本进行了观测。结果表明，纳米粒子在基体中分散良好。