利用纳米粒子改善高分子材料的性能是高分子科学的研究热点之一。高分子纳米复合材料的热学和力学等性能高度依赖于系统内高分子链的构象性质和动力学性质,研究纳米粒子对高分子构象性质和动力学性质的影响有助于理解高分子纳米复合材料的性质,揭示高分子纳米复合材料的构效关系。本文采用计算机模拟方法研究纳米粒子对柔性/半刚性高分子平衡态构象性质和动力学特性的影响。全文包含如下研究内容:(1)采用动力学Monte Carlo方法模拟研究周期分布的静止纳米粒子环境中柔性高分子链的构象和动力学,考察了纳米粒子与高分子的相互作用,纳米粒子的浓度和尺寸等因素的影响。模拟结果表明纳米粒子与高分子的强相互作用导致高分子链吸附在纳米粒子表面,从而显著影响高分子链构象和动力学性质。这种影响还和纳米粒子与高分子链的相对大小、纳米粒子间距与高分子链尺寸的相对大小、高分子链数目与纳米粒子数目的比值(Np/Nn)有关。我们发现与高分子尺寸(回转半径Rg)相近的纳米粒子对高分子链的性质影响最大。当纳米粒子与高分子尺寸相近时,高分子性质的变化可以从高分子链与纳米粒子间距的相对大小分成三个区域,其中影响最大的区域是高分子链稀溶液的末端距R与纳米粒子质心间距二倍相近的情况。这种情况下,高分子链的尺寸和扩散系数随Np/Nn的增大而下降,在Np/Nn=1达到最小,然后随Np/Nn的增大而增大。(2)采用分子动力学方法模拟研究纳米粒子对半刚性高分子溶液的聚集态结构的影响,考察了高分子链的聚集态结构与高分子浓度、链刚性、纳米粒子和高分子的相互作用,以及纳米粒子浓度之间的关系。对于纯高分子溶液,我们观察到随着链刚性和浓度的增加,高分子链从无序态到向列相的转变;临界相变浓度随链刚性的增加而减小。往无序态的高分子溶液中缓慢添加强吸引性的纳米粒子,可以促进高分子链有序排列形成向列相。纳米粒子浓度越高,高分子有序程度越大。纳米粒子沿平行于高分子链的方向形成串状聚集体与高分子链相互影响,同向有序排列。高分子纳米复合体系的结构变化源于高分子与纳米粒子的相互吸引作用的焓效应和半刚性高分子链的取向熵效应的共同作用。