中文摘要：

本项目拟研究基板种类、表面拓扑结构、退火条件、共混物组成和膜厚等因素对非对称聚苯乙烯－聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物（PS-b-PDMS）微相结构的影响。从基板和空气表面与链段作用力的差异、共界面效应和受限链物理等角度探讨薄膜内微区曲率和取向形成及控制机理。首先通过调节界面场，采用基板表面拓扑结构和共界面效应等手段，实现薄膜内柱状微区的垂直取向和排列有序，以及微区间距在20－80nm范围连续可控。其次，在对薄膜有序－有序结构转变动力学的实验和理论研究基础上，探讨预研阶段所发现的新型微相结构、如正六方排列的椭球和串珠结构形成条件和机理。最后，在紫外光-臭氧协同作用下将PS-b-PDMS自组装薄膜转变为具有规整纳米构造的二氧化硅材料，可直接应用于纳米转印、催化、光伏电池和分离过滤等领域。本研究可望推动受限状态下嵌段聚合物微相分离理论发展，为其在纳米技术领域的应用提供了理论基础和新的途径。

结论摘要：

聚合物薄膜材料在各个方面有着广泛的应用，而聚合物的聚集态机构决定了材料的性能。因此，本课题针对聚合物薄膜材料的相行为及性能开展了三个方面的工作并取得出色的研究成果(1) 针对PS-b-PDMS嵌段共聚物薄膜体系，研究了不同基底以及溶剂蒸汽气氛对PS-b-PDMS薄膜微相结构的影响并分析了其相分离形态结构以及相关机理，成功制备了六方规则排列的二氧化硅点阵结构；根据传统干湿刷理论研究了均聚PS加入嵌段共聚物中微相结构的变化，同时根据均聚PS分子量以及含量的不同成功调控微区尺寸以及微区间距并研究其潜在的变化规律。(2) 针对结晶/非晶共混薄膜，我们系统研究了共混薄膜的相分离及去浸润的形态和机理。首先，我们通过研究不相容的玻璃态聚合物聚苯乙烯和结晶聚合物聚己内酯的共混聚合物旋涂成膜过程中相分离薄膜的表面和相界面的形态结构，提出一种垂直相分离、相界面的不稳定导致液-液去浸润的形态形成机理；其次，系统研究了聚合物薄膜的组成和溶液浓度对旋涂过程中相分离、去浸润及结晶之间耦合的影响而产生的具有不同特征尺寸各种形态结构；此外，我们研究了热退火过程中薄膜厚度对共混聚合物薄膜的去润湿及结晶形态演变的影响。膜厚不同，得到了不同的薄膜形态的演变机理，丰富和完善了对薄膜形态演变的认识；最后，通过在非晶薄膜中引入结晶组分，研究了结晶组分对薄膜去润湿机理的影响。结晶组分形成的枝状晶体导致共混薄膜的稳定性具有各向异性，使得退火过程中共混薄膜的去润湿机理是各向异性的。此工作完善丰富了聚合物薄膜去润湿形态的演变规律和机理。(3) 根据Wenzel模型和Cassie模型用于讨论超疏水性质的两个经典模型，制备超疏水性质的表面主要是需要比较大的粗糙度(针对表面的物理结构)和比较低的表面张力(针对表面的化学结构)。首先，我们通过纳米SiO2粒子的团聚体增加涂层表面的物理粗糙度，同时采用具有疏水化学结构的PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为表面的疏水修饰，获得具有超疏水功能的表面涂层。另外，我们对具有粗糙结构的超疏水涂层进行亲水处理，然后通过在表面化学反应引入具有疏水疏油能力的氟硅烷，制备出具有超双疏(超疏水超疏油)能力的涂层。