本发明涉及材料技术领域，提供了一种改性POSS分子、嵌段共聚物及其制备方法和应用。该改性POSS分子具有式Ⅰ结构：；其中，式Ⅰ中的R代表，n为2~9的整数。本发明提供的改性POSS分子具有化学结构精确、稳定性好、含硅量高、刻蚀对比度高，且可形成一系列小于10nm的微纳结构等优点，可应用于纳米图案化、纳米多孔材料、纳米光刻等领域。