作为一种新兴的纳米材料,Janus粒子因其严格的非对称性结构和独特物理化学性质,而受到各界的广泛关注。近年来,Janus粒子的发展尤为迅速。通过设计各种各样的合成方法,研究人员制备了具有不同形貌、不同性质的Janus纳米颗粒。这种具有不同化学组成和物理化学性质的Janus粒子,突破了材料的发展瓶颈,被广泛应用于各个领域,如表面活性剂、催化剂、生物载体、光学探针以及自驱动马达等。然而,如何将这种独特的新兴纳米材料与传统的聚合物材料相结合,以发展出新一代功能性聚合物纳米复合材料,还鲜有研究。本文通过选择性修饰法,以一侧具有羟基,一侧具有氨基的二氧化硅中空球为模板,设计并制备了具有独特功能性的Janus粒子。通过Janus粒子与聚合物材料的结合,制备了具有特殊功能性的聚合物复合材料。主要结果如下:1.以二氧化硅纳米片为模板,利用不同官能团之间的差异化反应,将反应性聚合物刷聚异戊二烯（PI）和聚丁二烯（PBd）分别接枝在在二氧化硅纳米片的两侧,以合成出具有严格分区的PBd-silica-PI Janus粒子。将这种具有两亲性的PBd-silica-PI Janus纳米片与溶聚丁苯橡胶/天然橡胶（SSBR/NR）共混后发现,共混体系双连续相相区尺寸明显下降。由于二氧化硅纳米片自身的补强性作用、聚合物刷对橡胶相容性的改善性作用以及聚合物刷与橡胶基体之间的共硫化作用,分布在两相界面的Janus纳米片不仅大幅改善了SSBR和NR的相容性,而且提高了二元橡胶的力学强度。在仅仅加入3 phr Janus粒子的情况下,即可将聚合物的拉伸强度提高3倍有余。2.以二氧化硅中空球为模板,通过表面选择性改性,我们制备了一侧具有银纳米粒子,一侧接枝聚苯乙烯的有机-无机杂化片状Janus导热填料,并采用层层刮涂的方法,将Janus填料分散在聚苯乙烯基体中。研究发现,导热Ag粒子密集沉积于片状填料一侧,彼此充分接触,有利于在局部范围内形成导热通路,降低导热粒子的填充浓度;聚合物分子刷接枝在填料另一侧,既可改善填料的分散,又能保留导热粒子原有的导热能力,降低界面热阻。填料的片状结构以及Ag粒子沉积在一侧引起的密度不对称性,有利于填料在聚合物基质中取向,形成良好的导热通路。研究发现,当Janus填料的体积份数为10%,导热银纳米粒子的体积份数仅为7.3%时,聚苯乙烯复合材料的热导率即可达4.57 W m^-1 K^-1,是聚苯乙烯基体热导率的30倍。