渗透压是施加在溶液上以防止溶剂经半透膜内流的最低压力，其在生命科学、医药、工业、环境与能源等领域中发挥着极其重要的作用。例如，人体内稳定的渗透压环境为人体各器官执行正常生理功能提供了必要条件，渗透压环境失稳会直接引起溶血性贫血、肾与颅脑损伤等疾病；同时，基于渗透压的相关技术也已经被用于物质高效纯化与清洁能源开发。因此，对渗透压的研究不仅具有重要的理论意义，而且具有广泛的实际应用价值。由于渗透压与溶质浓度、溶剂化作用、溶质分子间相互作用等众多因素密切相关，从而难以建立溶液渗透压与溶液性质之间准确的定量关系，这也导致与渗透压相关的科学实践缺乏理论指导，阻碍了渗透压理论的推广应用以及相关技术的发展。针对这一研究热点与挑战，本文基于分子间相互作用理论与Virial定理，开展了深入系统的研究，定量描述了溶剂化作用、溶液渗透压以及非理想溶液渗透压的性质，具体研究成果如下：

1、基于分子间相互作用基本理论建立了溶质-溶剂相互作用模型，定量描述了溶液中水合结构与水合作用的性质，给出了初级水合层和次级水合层的半径、厚度、静电屏蔽因子以及水合层中的介电常数与水分子数密度，理论结果与实验结果十分吻合；进一步，证明了水合层结构及其性质主要受溶质晶体半径与带电量的影响。更重要的是，本文发现并确定了新的特征长度，将其用于区分离子的强弱水合、判断水合离子的电性以及反映离子水合半径与晶体半径相关性的变化；同时，证明了该长度对应于溶剂化作用指数衰减的特征长度。在此基础上，基于溶质分子的溶剂化结构与性质，利用溶质数密度准确界定了理想溶液、稀溶液以及浓溶液；并确定了溶质分子的Stokes半径，进而准确表征了溶质分子在溶液中的有效占据空间。

2、基于Virial定理建立了渗透平衡方程，建立了电解质、胶体溶液等常见溶液的渗透压与各项物性参数之间的定量关系。确立了渗透压的毫渗量单位与压力单位之间的精准换算关系，打破了以往实际应用中仅能以毫渗量为单位描述渗透压的局限，理论结果与实验结果相一致。进一步，统一了包括Van’t Hoff定律、Morse理论在内的多个渗透压经典理论。在此基础上，首次提出并确立了溶液的结构参数，将其用于表征溶质-溶质相互作用以及溶液的结构。

3、定量描述了非理想溶液渗透压的性质，并界定了理想溶液渗透压理论的适用范围。同时，发现了稀溶液中溶液渗透压对溶液性质仍具有强依赖性，从而纠正了关于“溶液渗透压仅与溶质数密度相关”这一渗透压依数性的传统认知。进一步，计算得出多种不同浓度的等渗溶液具有相同的渗透压，并确定了生理状态下等渗溶液的渗透压为773.1 kPa。在此基础上，给出了生理状态下渗透浓度维持在固定值的根本原因，即在生理渗透浓度下溶质分子的平均能量最低。此外，本文提出了一种通过稀溶液渗透压获得溶液结构参数的方法，为浓溶液渗透压的计算提供了新的途径。