由于嵌段共聚物可以形成纳米尺度的周期结构，无论在实验上还是在理论上都引起广泛关注。两嵌段共聚物是理解嵌段共聚物相行为的最简单的模型。目前对于两嵌段共聚物在本体中的相行为已经进行了广泛的研究，而对于两嵌段共聚物在其它各种复杂体系中的自组装行为，由于实验和理论研究存在一定的困难，目前了解得还不是很清楚。因此，本文采用基于格子模型的模拟退火方法对两嵌段共聚物在几种复杂体系中的自组装行为进行了模拟研究，旨在帮助和指导实验有目的地调控相互作用、组成等参数，筛选合适的共聚物体系，从而得到更多更新颖的嵌段共聚物纳米级有序自组装材料。 在本论文第一章对研究将涉及到的几种复杂的嵌段共聚物体系和采用的计算机模拟方法进行了简要介绍。在其后的章节中，我们采用模拟退火方法研究了两嵌段共聚物在这些体系中的自组装行为。 本论文第二章研究了两嵌段共聚物A(NA)-b-B(NB)在选择性溶剂中的自组装行为。我们首先模拟了两嵌段共聚物在稀溶液中的各种自组装形态。模拟结果表明共聚物的聚集形态强烈依赖于形成核的嵌段和溶剂间的相互作用以及形成冠的嵌段的长度。随着核-溶剂相互作用的增加观察到共聚物形态的一系列转变：无序态-球状胶束-短杆胶束-长杆胶束-洋葱状聚集体。当减小形成冠的嵌段的长度时观察到了类似的变化。另外，我们还研究了这些形态之间的转变机制。模拟结果和实验以及其他模拟计算一致。然后，我们研究了两嵌段共聚物在浓溶液中形成双连续立方gyroid相的条件，考察了一系列共聚物组成的自组装形态。模拟结果表明当嵌段聚合物浓度介于六角堆积的柱状相和层状相之间的很窄的区域内，并且B链节的浓度几乎一定时形成gyroid结构。另外，模拟结果还表明，gyroid结构对于B链节-溶剂相互作用和B嵌段的长度尤其敏感。预测的gyroid结构的形成条件和相关实验符合的很好，并且构建了两嵌段共聚物溶液的相图。 接枝在固-液界面的嵌段共聚物由于具有独特的结构和性质而得到广泛关注。理论研究结果表明，嵌段共聚物刷是聚合物薄膜形成各种图案的极好材料。详细了解嵌段共聚物刷的形态结构及其决定因素，从而控制形态结构及尺寸对于其在工业上的应用十分重要。因此，第三章考察了一端被束缚在平坦表面的AB两嵌段线型共聚物刷在选择性溶剂中的相行为及形态转变机制。我们分别研究了两种情况，一种是溶剂对其中一个嵌段是良溶剂，另外一种是溶剂对两个嵌段都是不良溶剂，但程度不同。系统考察了AB嵌段长度，溶剂性质和接枝密度对形态的影响，并统计了体系中链节的密度分布，链的均方末端距和链节平均接触数目以及链节的平均能量。模拟得到了丰富的聚合物薄膜形态，除了理论上预测的大头针(pinned)胶束和横向均匀的连续层形态以外，我们还观察到了条形结构(stripes)和双连续蜂巢状(bicontinuoushoneycomblike)结构。考察表明体系形态的选取是链的伸展能和总的互作用能相互竞争的结果。模拟结果和相关实验一致。利用模拟结果我们分别构建了中等接枝密度和高接枝密度时的两嵌段共聚物刷在不良溶剂中的相图。 如果两嵌段共聚物通过连接AB嵌段的联接点束缚到表面上(即Y形共聚物刷)，会形成许多不寻常的形态和纳米图案。目前关于Y形聚合物刷方面的研究还相当少，人们对于其在溶剂中的相行为机制还不是很了解。因此第四章模拟了Y形共聚物刷在非选择性溶剂和选择性溶剂中的横向(沿接枝表面)相分离以及垂直(垂直于接枝表面)相分离结构。我们发现，当溶剂对两个嵌段都是不良溶剂且没有选择性时，通过改变AB嵌段之间的相互作用和接枝密度，Y形共聚物刷可以形成丰富的横向分离图案。若溶剂对其中一个嵌段具有选择性时，横向相分离和垂直相分离都可能发生。对于对称Y形共聚物刷(NA=NB)增加接枝密度时，可以由六角堆积的大头针胶束转变成横向均匀的双连续层结构；而对于不对称Y形共聚物刷(NA≠NB)，在这两种形态之间还可能出现条形结构。最后我们构筑了Y形共聚物刷在选择性溶剂中的相图划分了各种结构出现的区域。 在第五章我们模拟了受限于两个均匀的平行表面中体相为层状的对称两嵌段共聚物薄膜以及体相为gyroid的非对称两嵌段共聚物薄膜的相行为。考察了表面-聚合物相互作用和薄膜厚度对于自组装形态的影响。首先，在对称共聚物体系中系统研究了薄膜形态，体系能量，链构型和体系自由能对于薄膜厚度和表面-共聚物作用强度的依赖。预测的平衡形态和相关自洽场计算以及实验观察定性一致。研究表明，观察到的形态是界面互作用能和体系构型熵竞争的结果。然后，在非对称共聚物体系中预测了体相为gyroid的非对称两嵌段共聚物薄膜的丰富相行为。在薄膜中，表面-聚合物相互作用和薄膜厚度的影响可以使gyroid体系形成的形态向邻相偏移，即柱状或层状形态。并且还观察到了表面场诱导的新形态。我们的模拟结果表明，体相为gyroid的薄膜体系中形成的微观结构和对称或体相为柱的非对称嵌段共聚物体系非常不同。 在本文第六章我们采用模拟退火方法研究了半结晶两嵌段共聚物的微相分离和结晶过程，考察了半结晶-橡胶态两嵌段共聚物在结晶前和结晶后的形态变化，研究了嵌段间相互作用和结晶作用的相对强度对于两嵌段共聚物平衡形态的影响。我们发现即使在强分离条件下，结晶作用也可能使微相分离结构进行局部调整，尤其是在结晶嵌段较长的情况下。研究结果还表明当嵌段间的相互排斥作用足够强时，结晶过程可以有效地被限制在熔体微相分离所形成的柱状畴内(confined)；当此相互作用比较弱时，结晶便破坏了柱状畴(breakout)。另外，介于二者之间还存在一个部分受限结晶区域(templated)。这些结果和Loo小组的实验是一致的。