活性物质系统由一类自我驱动的单元组成。这类系统远离平衡态,展现出大量有趣的非平衡特征,比如巨涨落,相分离,超扩散等。当前的一个研究热点是,活性物质和非活性物质的混合系统,如在活性粒子碰撞下非活性粒子的随机热力学问题。本文把活性物质概念引入聚合物体系,描述了一类与传统聚合物非平衡态(玻璃态,受限态,剪切态)不同的聚合物非平衡态,利用计算模拟手段研究在活性粒子存在下聚合物链结构与动力学性质。重点研究自吸引链在活性布朗粒子浴中发生解折叠与折叠现象、活性布朗粒子浴诱导的AB型嵌段共聚物的动力学的解折叠行为、双截棍状示踪物在活性粒子浴中结构与动力学行为研究。此类系统的研究对于理解自修复高分子材料的形成机理具有重要的理论意义,对于设计自修复材料具有一定的指导意义。本论文的第一章主要对研究背景与当前的研究进展作详细描述;第二章介绍了研究过程中所采用的布朗动力学模拟方法,并介绍了动力学分析方法。第三章,我们通过布朗动力学的模拟方法研究自吸引的聚合物链在活性布朗粒子浴中的解折叠与折叠的行为。随着活性布朗粒子的活性力增大,由于活性布朗粒子的干扰作用,聚合物链发生了解折叠(Globule-Stretch transition)。我们发现两种不同折叠-解折叠机制:低旋转扩散系数时剪切诱导拉伸,高旋转扩散系数时碰撞诱导熔化。聚合物链解折叠和折叠转变曲线在低旋转扩散系数时形成一个类似磁滞回线中的回滞区域,但高旋转扩散系数时,两条曲线重合。此外,活性布朗粒子的密度也是另一个影响因素。我们发现两个相互竞争的效应导致在低旋转扩散系数下聚合物链的G-S转变对活性布朗粒子密度存在非单调依赖。但是在高旋转扩散系数的条件下,这种非单调的现象消失,该情况下G-S转变的机制主要是碰撞诱导熔化而不是剪切效应,压力的不均匀性随着活性布朗粒子密度的增加而增强,随着粒子密度的增加而单调减少。我们的结果提出了一种利用活性物质来操纵(生物)聚合物折叠和解折叠的替代方法。第四章,同样采用布朗动力学模拟方法研究在活性布朗粒子浴诱导下的AB型二嵌段共聚物的动力学的解折叠行为。我们比较感兴趣的是A嵌段的粒子之间的有效相互作用是吸引的,而B嵌段的粒子之间的有效相互作用是排斥的。因此,在平衡态中,A嵌段将“折叠”成一个致密的球状体,而B嵌段则处于展开状态。有趣的是,我们发现当活性布朗粒子的活性力超过一定临界值时,A嵌段会受到周围活性布朗粒子的驱动,像抽毛线球一样“展开”。这个临界值随着B嵌段的长度增加而减小,最后趋于平衡。我们还发现了 A嵌段的解折叠时间与活性力存在幂指数关系,解折叠时间与B嵌段的长度之间存在e指数关系。最后,我们研究了链的动力学行为,折叠的和未折叠的AB二嵌段共聚物的运动差异很大,共聚物链的形状和运动类似于蝌蚪状。在这种情况下,共聚物发生了超扩散的现象。我们的工作为聚合物链在活性物质的体系中的动力学行为提供了新的见解。第五章,我们设计了一种双截棍状的示踪物,并通过系统地调节活性和密度来研究其在活性布朗粒子浴中的自适应行为。当活性布朗粒子的活性力足够大时,示踪物具有稳定的楔形结构。我们分析了示踪物两臂之间的夹角和示踪物连接点的速度。随着活性力的提高,夹角角度表现出非单调的现象。但随着活性布朗粒子的密度增加,其值呈单调增加趋势。在较高活性力的条件下,得到了速度与活性力之间存在着简单线性关系。另外,我们研究了示踪物连接点的扩散行为,发现与活性布朗粒子的活性力和密度有关,并在一定的活性力和密度下展现出超扩散行为且持续时间很长。此外,在模拟过程中还发现了示踪物在活性布朗粒子的密度较高的情况下可以发生翻转。第六章,对本论文的主要结论进行了总结,并对将来的研究内容进行了展望。