本论文采用耗散粒子动力学和分子动力学模拟方法，研究了不同共聚物体系的自组装行为，并在预测微观结构的基础上探讨了几种自组装体系的宏观力学性能。研究内容包括嵌段、接枝共聚物的稀溶液自组装行为以及接枝共聚物凝胶、有机/无机杂化共聚物的力学性能。研究发现，线性三嵌段共聚物在稀溶液中可以形成多舱胶束，胶束结构的转变由嵌段的长度和溶解性所控制，而接枝共聚物的溶液自组装结构取决于主链的溶解性和构象;三组分接枝共聚物形成的多舱凝胶的力学性能对聚合物浓度和结构参数具有明显的依赖性，并且它比两组分接枝共聚物的非多舱凝胶和三嵌段共聚物凝胶具有更加优异的力学性能;有机/无机杂化共聚物与纯聚合物或有机/无机混合物相比表现出更强的力学性能。　　(1)嵌段共聚物的溶液自组装　　采用耗散粒子动力学方法研究了线性ABC三嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装行为。系统地研究了多舱胶束从同心圆状到覆盆子状的结构转变。该结构转变可以通过改变B嵌段的长度或B嵌段的溶解性来控制。研究发现，当B嵌段的长度较短时，共聚物形成在C表面具有B补丁的结构(B-bump-C);而当B嵌段溶解性较低时，容易形成在B表面具有C补丁的结构(C-bump-B)。B-bump-C结构的形成是由熵驱动的，而C-bump-B结构的形成是由焓主导的。我们还发现当C嵌段的长度比B嵌段的长度短很多时，共聚物可以形成一种内穿透状的囊泡。模拟的结果有利于我们了解覆盆子状胶束的形成机理。　　(2)接枝共聚物的溶液自组装　　利用耗散粒子动力学模拟和实验相结合的方法研究了含有构象可变主链的接枝共聚物在对支链具有选择性的溶剂中的自组装行为。研究发现，聚集体的结构取决于主链的溶解性和构象。模拟结果揭示了随着主链溶解性的降低，纺锤状聚集体趋向于相连形成连接纺锤聚集体。实验上也观察到聚谷氨酸苄酯-graft-聚环氧乙烷(PBLG-g-PEO)在氯仿/乙醇混合溶剂中的聚集体形态随着乙醇分数的增加由纺锤状聚集体转变为连接纺锤聚集体。模拟的结果与实验上的发现是一致的。此外，模拟和实验还同时揭示了，当主链的刚性构象（以刚性螺旋形式存在）的分数降低时，聚集体结构从连接纺锤转变成纺锤结构再转变成球形。在实验以外，我们还获得了共聚物在刚柔相容性和刚性构象分数的二维空间内的形态稳定区域，并提供了在聚集体中链的排列和取向信息。　　(3)接枝共聚物凝胶的力学性能　　通过构建含有亲溶剂A主链和疏溶剂B和C支链的ABC接枝共聚物的模型，设计了新型的多舱凝胶。采用耗散粒子动力学模拟和非平衡形变技术相结合的方法研究了所设计的凝胶的力学性能。研究发现多舱凝胶的拉伸模量取决于聚合物浓度和接枝共聚物的结构参数（包括接枝臂的序列和接枝点的位置）。随着聚合物浓度的增加，接枝共聚物溶液经历了从溶液到凝胶的转变，该转变会导致拉伸模量的突然增加。研究还揭示了接枝共聚物的多舱凝胶比接枝共聚物的非多舱凝胶和三嵌段共聚物凝胶表现出更高的拉伸模量。接枝点的位置在控制多舱凝胶的拉伸模量上起到重要的作用，并且接枝位置对凝胶模量的影响跟接枝共聚物链的桥接分数密切相关。模拟计算结果可以为设计高性能凝胶提供一定的指导作用。　　(4)有机/无机杂化共聚物的力学性能　　用分子动力学模拟研究了纳米粒子键接聚合物（有机/无机杂化共聚物）系统的力学性能。模拟测试了纳米粒子键接聚合物的应力-应变行为跟相互作用强度和结构参数（聚合物长度和纳米粒子尺寸）之间的关系。当纳米粒子跟聚合物之间的作用强度增加时，应力增加。结构参数对应力的影响相对比较复杂。降低聚合物长度或者增加粒子尺寸时，应力在较小应变时增加，但是在较大应变时，应力先增加后降低。研究也发现拉伸模量依赖于作用强度和结构参数。纳米粒子键接聚合物与纯聚合物或者纳米粒子/聚合物混合物相比表现出更强的力学性能。键的取向、键的伸展及非键作用在调控纳米粒子键接聚合物系统的力学性能上起到重要的作用。最后，还将模拟结果与可用的实验现象作了比较，发现它们能够很好地吻合。模拟结果为设计高性能杂化材料提供了相关指导。