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3-氨基丙基三乙氧基硅烷(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES)自组装单分子膜(Self-assembled Monolayer, SAM)由于表面拥有氨基在基础研究和工程应用领域具有广泛的应用。但是迄今为止,文献中对APTES SAM的制备和性质争议颇多,对其自组装机制和内部结构仍不清楚。论文使用Materials Studio 6.1软件对APTES SAM的形成过程和表面润湿性质进行了分子模拟研究,揭示了APTES SAM的自组装机制和内部结构及其对表面润湿性质的影响。研究成果对APTES SAM的制备和研究具有重要意义。论文首先通过量子力学模拟揭示了APTES分子上三个乙氧基的水解机制和前后次序。研究表明,物理吸附到基底表面上的APTES分子上3号位乙氧基首先发生水解,生成的硅羟基立即与基底表面的羟基发生缩聚反应,共价键接固定到基底表面,随后APTES分子上2号位和1号位乙氧基再依次发生水解,APTES分子水解过程中所涉及的反应均为自发反应。在此基础上,论文采用分子模拟技术构建了可能存在的不同水解程度的APTES SAM结构模型,并对不同结构的APTES SAM表面润湿性质进行了研究。结果表明,对应水解一个、二个和三个乙氧基的APTES SAM表面的理论初始接触角分别为60°±30,50°±3°,40°±3°,水解两个乙氧基的APTES SAM表面理论前进接触角为46°±30。其中,水解两个乙氧基的APTES SAM表面接触角的理论模拟结果与Zeng等的实验结果完全吻合,印证了Zeng等提出的在目前技术条件下制备的APTES SAM中APTES分子上三乙氧基只有1-2个发生水解的结论。论文还对酸性催化剂作用下氨基质子化对APTES SAM成膜的影响和利用APTES分子在自组装过程中乙氧基未完全水解所形成的空间位阻构建均相混合SAM的可能性进行了实验和分子模拟研究,揭示了氨基质子化对上述过程的特殊影响。