聚合物刷由于其独特的物理和化学性质引起了众多学者的广泛研究兴趣。由于强的表面共价接枝修饰，聚合物刷能有效地控制和改变基体界面和表面的性质，因此在表面改性及聚合物胶体复合材料等方面有重要应用。同时，聚合物刷的独特分子结构使其在不同的溶剂中能够呈现许多新奇的聚集态结构，这为研究胶体粒子的吸附行为提供了一个理想平台。而胶体粒子在界面的吸附和粘合行为与大量的自然过程和工业生产紧密相关，特别是在许多特定的领域，如乳液稳定性、食品科学和药物传输等，新型技术的开发和应用往往依赖于深入地理解胶体的界面吸附行为。因此，精确控制胶体粒子在聚合物刷表面的吸附行为是生物技术领域中的一个重要研究方向。然而对于胶体和聚合物刷体系的研究，无论是实验还是理论模拟仍处于发展阶段。目前，采用实验手段往往只能获得某些片面的有关接枝层结构和性能的信息，而且很多结论完全是实验结果的“逆向推断”，这使得从微观尺度上获得与聚集行为相关的信息（如不同形状的胶体在界面处的取向结构对吸附能和界面张力的贡献等）变得相当困难。此外，从理论方面进一步探索胶体和聚合物刷之间的相互作用与聚合物刷结构特征之间的关系依然存在很大的困难，这主要是因为目前的理论方法对于接枝高分子链在溶剂中微观聚集形态的处理太过理想化，最终使理论方法很难评估接枝链聚集行为对胶体粒子在聚合物刷中吸附过程的影响。基于上述考虑，本文采用耗散粒子动力学(DPD)方法和分子动力学(MD)模拟方法对聚合物刷与胶体体系的结构及相互作用进行了研究。具体来讲，我们开展了如下研究:　　1.接枝高分子链的构型对聚合物刷表面结构的影响。我们利用耗散粒子动力学方法研究了Y形聚合物刷在溶液中形成的微相分离结构。我们发现嵌段之间的不相容性、接枝密度和溶剂条件都是影响聚合物刷表面结构的重要因素。通过分析不同溶剂条件下接枝层的厚度和接枝密度之间的标度行为(hlayer～σn)，我们观察到了三个区域，即蘑菇区域，刷区域以及它们之间的过渡区域。在刷区域中，接枝层的厚度和接枝密度之间存在复杂的标度关系，标度指数n依赖于接枝高分子链的构型、接枝密度和溶剂条件，而与嵌段之间的不相容性无关。在蘑菇和过渡区域中，我们观察到了一系列不同的表面结构，例如混合胶束，内部分离胶束，汉堡状胶束，蠕虫状胶束，网状胶束，分裂胶束以及哑铃状胶束等。对于在刷区域中形成的条纹结构，我们详细分析了条纹的尺寸R对Flory-Huggins参数xAB和溶剂性质τPS的依赖性。这部分的研究结果对设计具有特定形状和尺寸的表面结构具有指导意义。　　2.Janus粒子在液-液界面的吸附行为。我们对不同形状的Janus粒子在液-液界面处的取向行为和表面活性进行了模拟研究。我们发现球形和棒形Janus粒子在液-液界面处只有一种平衡取向，而碟形Janus粒子在界面处存在两种取向方式，一种取向对应于平衡态取向，另一种是亚稳态取向。碟形Janus粒子在界面处的取向方式取决于粒子的大小、长径比、表面两亲性以及最初取向角。此外，我们发现当Janus粒子吸附到液-液界面后，粒子形状的不同会显著地影响液-液界面张力。当Janus粒子由球形转变为碟形和棒形时，粒子的吸附动力学过程、粒子的堆砌行为和液-液界面张力均会发生明显变化。根据界面张力随时间的演化曲线，我们深入分析了胶体粒子在界面处的吸附机理。我们的研究结果为进一步设计和应用具有特定几何结构和表面特性的Janus粒子提供了有价值的参考。　　3.聚合物刷和胶体粒子的相互作用。我们使用分子动力学模拟方法对聚合物刷和胶体粒子的相互作用进行了系统研究，特别关注了在良溶剂、溶剂和不良溶剂条件下，胶体粒子进入聚合物刷中的包埋自由能与接枝密度以及胶体尺寸的标度关系。我们发现在良溶剂中，胶体粒子的包埋自由能和聚合物刷的渗透压成正比。增加胶体粒子和聚合物刷之间的排斥或者降低溶剂的性质，包埋自由能对接枝密度的依赖性减小。在Y形聚合物刷中，包埋自由能与接枝密度的标度指数大于胶体粒子在线形刷中的标度指数。胶体粒子的形状和表面结构并不影响包埋自由能对接枝密度的标度关系。此外，在不良溶剂中，接枝高分子链的塌缩有利于吸附性胶体粒子在聚合物刷中吸附。相对于球状胶体粒子，形状各向异性的胶体粒子更难在聚合物刷中吸附。通过分析胶体粒子的包埋自由能和其尺寸的标度关系，我们明确了渗透压和表面张力作用的区域范围。我们的这些研究结果有助于人们理解蛋白质与细胞膜的作用机制以及胶体粒子在药物运输系统中的传输过程。