微纳层叠复合材料在各个领域内都得到广泛应用和关注,尤其是在光学、电学、力学等特殊功能型性能方面。对于高分子体系来说,这种多层几何结构为聚合物材料提供一种平行限制,而这种限制导致高分子聚合物材料微观结构的改变,使其完全不同于没有平行限制的本体材质。微纳层叠挤出技术是制备微层复合材料快速有效且经济的一种成型方法,目前已大量应用于工业生产中。本文首先综述了微纳层叠挤出技术及其关键原理——扭转层叠的研究现状,以及微纳层叠功能复合材料的性能与应用,基于多学科交叉的中心思想,首次提出对聚合物加工过程中微纳层叠功能复合材料界面效应的新型研究手段,并设计一种新结构的微层共挤出复合材料制备生产线。主要工作如下:(1)在聚合物加工成型过程中,利用分子动力学模拟界面对聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)基微层聚合物材料的性能影响,并探讨PE多层结构的界面扩散和结合行为,以及PP多层结构的层间微观结构,同时以界面扩散深度及系数、界面结合程度、界面处分子取向参数及分布、穿插程度、末端距和均方回转半径等作为表征手段。其中,“界面结合程度”为作者首次提出的物理参数定义。(2)利用分子动力学模拟界面对石墨烯在PE基微层复合材料中的取向影响,整个过程以分子取向参数为表征,并与本体材料进行对比,进一步研究微层复合材料的微观结构对材料性能的影响,有助于优化石墨/PE基微层复合材料的微纳层叠挤出成型工艺。并以此为理论基础进行实验研究。基于扭转层叠原理,通过微纳层叠挤出技术制备了石墨/PE基微层复合材料,并探讨不同层数和不同石墨粒径对复合材料的力学、介电性能以及结晶行为的影响,同时以扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、拉伸测试机和介电强度测试仪为表征手段,为强力膜的应用提供一定的理论依据。(3)在聚合物加工成型过程中,利用分子动力学模拟界面对交替聚甲基丙烯酸甲酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚碳酸酯(PMMA/PET/PC)微层复合材料性能的影响,同时探讨界面微观结构、界面结合程度和界面粗糙度与材料光学性能之间的关系,并以界面处分子取向参数、均方回转半径、末端距和界面结合程度为表征。在此基础上,设计并制造非等厚扭转式层叠装置,同时制备非等厚多层PMMA/PET微层功能复合材料,探讨512层光学薄膜对红外光谱的反射率,为应用在建筑节能领域提供理论依据。综上,通过分子动力学模拟创建多层结构模型,并对微纳层叠聚合物材料进行理论性机理研究,进一步探索微纳层叠功能复合材料的界面效应及应用,成功研发了光学薄膜的加工装备生产线。在对多层结构的基础理论研究中,从分子尺度对单一组分或多组分材质的微层界面效应进行深入理解,并与实践应用相结合,开发微层复合材料的力学、介电和光学等高性能、多功能化作用,为聚合物加工成型制备技术及新型聚合物材料的研发提供新思路和新方法。