熔石英是光学器件中大量使用的材料之一。光学器件作为终端光学组件中重要的组成部分,其表面洁净程度对激光的通光率和装置的寿命有着重要影响。但随着激光瞬态功率的进一步增加,洁净程度涉及的问题愈发突出:器件表面纳结构和污染物会降低激光通光效率,并且污染物吸收能量将产生爆炸性蒸发,进一步造成表面结构的机械损伤。因此,为了提高通光质量以及减少维护成本,获取洁净程度较高的表面,研究惯性约束聚变装置中光学材料熔石英纳结构表面润湿性及污染物的粘附、去除机理具有重要意义。第一,本文简单介绍了分子动力学的基本理论,为后续模拟仿真提供了理论依据,同时对常用的光学元件加工方法进行了分析,归纳并提取了表面典型纳结构的类型,为后续仿真所采用的基底结构提供理论依据。第二,采用分子动力学(MD)方法从三个方面系统性研究了熔石英表面纳结构的润湿性。第一,通过改变基底柱形结构柱高和柱间距的尺寸参数,从液滴在柱间渗透率变化的角度,详细的分析了纳结构参数及水团簇尺度对润湿状态的影响,明确了稳定润湿状态中Wenzel-Cassie临界转变分界线;第二,通过在纳结构表面附着烃基、羟基等亲疏水性基团(有机物),从Wenzel、Cassie状态及临界转变分界线的位置等角度分析了纳结构下表面状态对润湿性的影响或得了亲水性和疏水性基团在纳结构下对润湿状态的影响规律;第三,采用槽型表面纳结构,通过改变纳槽型结构的槽深、槽宽研究了矩形槽和三角槽对润湿状态的影响,并就形貌的不同对润湿各向异性进行了分析。第三,采用MD方法模拟了油分子在熔石英平面、矩形槽、三角槽及锯齿槽四种表面结构的吸附以及水介质下的脱附过程。从体系瞬时状态、油分子密度分布、油团质心坐标等方面对吸附与脱附过程进行分析,研究发现油层稳定性对水通道形成快慢有重要影响;根据矩形槽结构吸附过程中油团质心高度回弹现象和脱离过程中水平油分子的残留现象,提出了槽型结构势阱残留作用机理,并从受力分析角度加以验证;同时发现了三角槽和锯齿槽中环阱结构过少是残留油分子少的主要原因。第四,通过采用不同的清洗方法对不同槽结构参数的熔石英样本进行清洗,基于接触角实验分析了熔石英表面结构对润湿性的影响;通过XPS能谱分析实验测量了纳结构表面的有机物含量,验证了纳结构对残留油分子的滞留效果,指出了影响实验结果误差的主要因素。