在解决能源、水资源、公共健康、信息、国家安全等领域所面临诸多重大问题中，迫切需要发展新型功能高分子材料以应对挑战。高分子材料的快速发展依赖于高分子科学理论的建立、发展和应用。将真实复杂的长链状高分子简化为电中性理想高斯链，是人们长期以来理解高分子材料物理性能的理论基础。然而，许多新型功能高分子都无法用理想高斯链模型进行理论处理。在非理想高斯链中，带电高分子和半刚性高分子体系具有重要的科学意义和应用价值。带电高分子的凝聚态属于人们所知最少的体系之一，其困难在于人们在理论和实验上尚无法准确描述其内在的介电性质非均匀性和长程静电相互作用。深入研究带电高分子的构象和凝聚态不仅对众多功能体系的调控有指导作用，而且将有助于认识带电生物大分子的复杂行为。目前发展基于半刚性共轭高分子的光电高技术（如柔性光伏电池）是竞争非常激烈的国际前沿研究领域。共轭高分子的理性设计与合成亟需理论上的突破。通过精确调控共轭高分子多相凝聚态结构来实现高效柔性光伏电池，则要求对半刚性高分子的溶液和凝胶性质、本体中的链运动和相转变有深入了解。开展半刚性和带电高分子体系的研究是国际上高分子凝聚态物理的重要方向之一，是高分子物理学科发展的新机遇，同时也对提高我国高分子材料发展的原创能力有非常重要的意义。

    突破现有理论框架，超越高斯链，发展非理想链模型以描述半刚性高分子链的化学细节及介电性质的非均匀性。发展合理有效的理论方法和模拟方法，着重处理带电高分子和半刚性高分子两类典型的非理想链，阐明链构象与静电作用及凝聚态结构的耦合机制。结合理论研究的进展，在实验上深入考察带电高分子和半刚性高分子的构象及凝聚态行为，认识其亚稳态的热力学性质及生成动力学，并追踪不同亚稳态之间以及亚稳态到平衡态的多尺度结构演化行为及规律，从而获得构造二维及三维高分子功能结构的有效策略。

   （一）电中性半刚性高分子统计理论与动力学模拟。

    引入非理想链模型，发展超越高斯链的自洽场理论和动力学计算机模拟方法，如利用利用蠕虫状链模型并结合路径积分方法，或从全原子模型出发，用旋转异构态计算和分子动力学模拟来得到高分子链段的相关物理参量，对电中性半刚性高分子的多尺度结构与相转变进行深入研究，探索共轭高分子链构象和凝聚态结构耦合的问题。

   （二）带电聚合物链构象与静电作用的耦合机制。

针对带电高分子的特点，发展合理有效的标度理论、平均场理论、波尔兹曼格子理论，以及蒙特卡罗动力学、朗之万动力学、分子动力学、多粒子碰撞动力学和布朗动力学等计算机模拟方法，研究并阐明聚电解质链构象与静电作用的耦合机制，并推广到研究生物大分子之间的复杂带电组装体的行为。

   （三）带电高分子溶液构象与凝胶行为实验研究。

系统研究带电高分子的持久长度、抗衡离子分布、分子链刚性化与聚电解质塌陷、电荷反转、复合物形成等问题。考察带电高分子的稀溶液、亚浓和浓溶液性质，以及凝胶行为，认识静电长程相互作用和分子链的多重且高差异性结构等因素对亚稳态的影响，验证理论及模拟结论的合理性，同时发现新的现象以促进理论工作的深入开展。

   （四）半刚性链凝聚态的生成机理与结构调控。

研究半刚性高分子体系的多尺度凝聚态相转变，认识其亚稳态的热力学性质及生成动力学，发展条件温和、形态构建功能强大、可预先设计和可控的优点，适合于对共轭高分子薄膜进行形态后调控方法，通过控制动力学路径来实现特定高分子复杂功能凝聚态结构的有效调控。

    三、资助年限  4年（2010年1月至2013年12月）

    四、资助经费  1000万元

    申请书的资助类别选择“重大项目”，亚类说明选择“项目申请书”或“课题申请书”，附注说明选择“非理想高分子链的凝聚态结构及其转变”。

   “项目申请书”中的“主要参与者”只填写各课题“申请人”相关信息；“签字和盖章页”中“依托单位公章”盖“项目申请人”所属依托单位公章，“合作单位公章”盖“课题申请人”所属依托单位公章。

   “课题申请书”中的“主要参与者”包括课题所有主要成员相关信息；“签字和盖章页”中“依托单位公章”盖“课题申请人”所属依托单位公章，“合作单位公章”盖合作单位的法人单位公章。

   “项目申请书”和“课题申请书”应当通过各自的依托单位提交。