激光惯性约束的受控热核聚变能是人类未来重要的新能源，本文以惯性约束聚变(ICF)实验中塑料靶丸保气的需求为背景，研究了靶球材料聚苯乙烯(PS)薄膜和金属(Cu，Au)层的阻气性能，并由气体的溶解度系数和扩散系数计算得到的渗透系数来衡量。在对气体溶解和扩散进行研究的同时，还研究了气体在聚苯乙烯和金属界面(PS-M)的扩散行为。因此，除了对PS和金属阻气性能进行研究，还探究了PS-M界面在气体扩散过程中的影响。　　采用巨正则系综蒙特卡罗法和分子动力学模拟相结合的方法，研究H2、D2、T2气体在不同聚合度的PS内的吸附和扩散模拟。结果表明:随PS聚合度的增加，PS对气体的吸附量逐渐增加，当聚合度增大到一定程度时吸附量增大缓慢。这说明随着聚合度的增大，PS内链段长度增加，PS晶胞中可形成更多的空穴，即气体扩散的自由体积分数，从而可以吸附更多的气体;当聚合度增大到一定程度时，晶胞内部能够束缚气体的空穴量不再增加，气体的吸附量也就趋于饱和。H2、D2、T2气体在PS的扩散系数随聚合度的增加而减小。聚合度增大到一定程度时，扩散系数的变化趋缓，这是由于气体在PS中吸附量随PS聚合度的升高而升高，气体分子自身碰撞的频率增大，进而降低了气体分子在PS内的扩散。　　使用分子动力学的方法，对H2、D2、T2在PS-M的扩散进行了计算模拟，通过所得到气体的均方位移计算了气体在不同金属表面与聚苯乙烯界面中的扩散系数。结果显示:气体在界面的扩散系数比在聚苯乙烯本体中的扩散系数小，气体在PS-M(110)界面的扩散系数最大，在PS-M(111)界面的扩散系数最小。计算和分析了PS与金属表面的相互作用，发现其相互作用能越大，气体在此界面的扩散系数越小。同时，金属表面的晶面密度对气体在界面中的扩散也有一定的影响。　　利用第一原理，基于密度泛函理论和广义梯度近似，对H、D、T在金属间隙位中占位、稳定性以及扩散特性进行了系统的理论模拟研究。通过对H、D、T在金属间隙位的溶解能计算得到了不同温度时H同位素在金属中的浓度，进而得到不同温度不同压力下H、D、T原子在金属中的溶解度系数。通过对气体原子在金属中三种可能扩散路径的模拟，得到气体的扩散能垒和振动频率，并根据Arrhenius式得到不同温度下，气体原子的扩散系数，进而得到其不同温度不同压下的渗透系数。计算结果显示，气体原子在八面体间隙位更稳定的存在，并通过由八面体间隙位到四面体间隙位(Oh-Td)的扩散路径向金属体内扩散。随着气体原子质量的增加，扩散系数和渗透系数均降低;数据还显示，对于同种气体，Au的阻气性要比Cu的阻气性能好。　　本课题为气体在聚合物-金属界面中的扩散行为和动力学研究打下了基础，对今后氢及其同位素在聚合物和金属中扩散渗透的深入研究具有一定的指导意义。