环形高分子链具有独特的闭环结构,与线形高分子链的尺寸和动力学行为具有巨大的差异,从而受到高分子物理、高分子材料、生物物理、化学化工等领域学者们的广泛关注。在线形高分子熔体中,只需要添加极少量的环形高分子,体系的流变性能就会发生显著的变化,如:熔体的黏度显著增加。因此,含环共混体系是一类极具应用前景的功能型复合材料体系。然而,在单组份环形高分子熔体、线/环高分子共混体系、以及二分散环形高分子熔体中,环形高分子的静态与动态性质仍然存在诸多基础性问题未解决,严重限制了含环体系的精准调控及应用。从理论的角度上讲,在高分子物理学领域,还没有关于环形高分子静态拓扑受限的Hamiltonian表达,因此对环形高分子构象问题的理论解释尚不明确。从实验的角度上讲,虽然与环形高分子相关的合成、表征与纯化技术（如:凝胶渗透色谱法、临界条件下的液相色谱法、小角中子散射技术等）已经取得了较大的进展,但是合成的环形高分子体系中仍不可避免地存在一定含量的杂质。在本工作中,我们借助计算机模拟,基于格子动态Monte Carlo模拟方法,结合原始路径分析和几何分析方法,分别系统地研究了环形高分子在本体、线形高分子熔体和不同链长的环形高分子熔体中的链尺寸等静态性质和扩散松弛等动态性质,并且阐释了环形高分子在不同熔体环境中动态性质的分子机理。主要结论如下:一、单组分熔体中,环形高分子链的尺寸和动力学行为在本体中,环形高分子链尺寸对链长的标度指数随链长的增加而下降,这与线形高分子完全不同;环形高分子独特的闭环结构也使其扩散和松弛等动态性质具有与线形高分子不同的特点。然而,这些现象仍然存在一定的争议,现象背后的分子机理有待进一步研究。采用动态Monte Carlo模拟,我们获得了一系列结果:（1）环形高分子链的结构松弛时间受环形高分子链间拓扑效应和链内拓扑效应的共同影响;质心扩散系数主要受链间拓扑效应的影响,链自身的不可穿越性只影响其扩散系数的数值,几乎不影响扩散系数对链长的标度关系。（2）因为链间拓扑效应和链内拓扑效应对松弛和扩散的影响不同,导致长时尺度下环形高分子的平动与转动松弛行为解耦合,使扩展的Stokes-Einstein关系（Dτ～N）破缺。（3）环形高分子存在长时尺度的non-Fickian扩散,当链长较长时,其持续时间大于10倍的环形高分子扩散自身尺寸所需时间。模拟结果表明:环形高分子的链间相互作用是导致其长时尺度non-Fickian扩散的原因,链间相互作用的形式主要是链间嵌套效应,而不是“笼”效应。二、线形高分子熔体中,单链环形高分子链的尺寸和动力学行为线/环高分子共混体系是一类极具应用前景的功能型复合材料体系,但是目前的理论并不能很好地描述共混体系中环形高分子的链尺寸、松弛时间和扩散系数等性质。借助动态Monte Carlo模拟与原始路径分析和几何分析方法,我们得到了关于共混体系中环形高分子静态与动态性质的一系列结果:（1）单链环形高分子的链尺寸与线形高分子和环形高分子的链间贯穿性无关。环形高分子链尺寸对链长的标度指数介于0.5和0.6之间。原因是,线形高分子和环形高分子链间嵌套使环形高分子链尺寸增加,从而标度指数大于0.5;相对于良溶剂,线形高分子熔体对环形高分子有较强的屏蔽效应,从而标度指数小于0.6。（2）线形高分子和环形高分子链间嵌套是影响环形高分子动态性质的重要因素。然而,现有的 Restraint Reptation 机理、Once-Threaded 机理和 Constraint Release 机理对共混体系中环形高分子动态性质的描述中,其预测的标度关系与对应的线形高分子和环形高分子嵌套的分子图像不完全相符。对此,我们提出了“接触嵌套”机理,对上述三种机理进行了修正和补充,准确描述了单链环形高分子在线形高分子熔体中的结构松弛时间和质心扩散系数。（3）当线形高分子较长时,单链环形高分子扩展的Stokes-Einstein关系破缺。破缺原因是:当线形高分子较长时,线形高分子和环形高分子的嵌套效应明显,环形高分子的长时扩散行为受限,其结构松弛时间和长时尺度下扩散自身尺寸所需的时间解耦合,从而导致扩展的Stokes-Einstein关系破缺。三、不同链长的环形高分子熔体中,示踪环形高分子链的尺寸和动力学行为在深入理解线形高分子和相同链长的环形高分子对示踪环形高分子影响的基础上,我们采用动态Monte Carlo模拟,获得了如下结果:（1）当基体环链长大于示踪环链长时,示踪环链尺寸对链长的标度指数为-0.1,大于理论预测的-0.2（2）基体环形高分子熔体对示踪环形高分子结构松弛时间的影响几乎可以忽略,对示踪环形高分子的质心扩散系数有一定影响;与相同链长的线形高分子熔体相比,基体环形高分子熔体对示踪环形高分子平动扩散的影响较小,原因是与线形高分子和环形高分子嵌套结构相比,环形高分子链间嵌套结构对示踪环形高分子平动扩散的影响显著较小。（3）当基体环形高分子较短时,示踪环形高分子扩展的Stokes-Einstein关系成立;当基体环形高分子较长时,示踪环形高分子扩展的Stokes-Einstein 关系破缺。