惯性约束聚变(Inertial confinement fusion,ICF)不仅有望彻底解决人类社会所面临的能源危机,而且对于研究极端条件下物质的演变具有十分重要的理论和现实意义。为开展惯性约束聚变实验,自20世纪60年代起,世界各国陆续完成或正在建造ICF激光装置,并将其作为国家安全、能源和科学研究的重要标志。然而由于元器件表面及亚表面污染物的存在,ICF装置面临着严重的光学元件损伤问题。如何获得并保持装置内部光学元件和金属机械件的超洁净状态成为亟待解决、制约激光惯性约束聚变技术发展的瓶颈问题之一。为获得满足ICF装置使役性能需求的元器件,势必要采用有效的污染物去除方法对工件表面进行处理,而这就需要以全面地了解工件表面污染物的吸附行为和去除机理为前提。然而单纯依靠实验研究,不仅难度高、工作量巨大,而且成本极高。鉴于分子动力学模拟能够从微观角度揭示工件表面污染物的吸附及去除机理,本文以分子动力学模拟为基本手段,围绕铝合金加工表面污染物的吸附行为和去除机理,开展了以下几方面的研究:首先,以采用水溶液为主要介质的表面清洗方法为研究对象,深入研究水溶液作用下铝合金理想加工表面油污的构象变化及脱附过程,分析受污染表面水分子的扩散机理及其驱动力,揭示水溶液中铝合金加工理想表面油污的残留机理。并在此基础上,得出分子量对油污吸附构象变化乃至脱附过程的影响规律。仿真结果表明,水溶液作用下油污的吸附构象变化及脱附都是以"蜷缩"的形式进行的。然而,由于基底表面油污吸附量的影响,油污的吸附构象变化过程可以分为两类:当油污吸附量较低时,在水溶液作用下油污可由基底表面彻底脱附,整个过程包括基底表面油污吸附构象的早期微调过程、水溶液作用下油污的迁移过程和油污由溶液向气/液界面的迅速迁移等;而当油污吸附量较高时,尽管油污也经历了明显的吸附构象变化过程,但其无法由基底表面完全脱附。油污最终以有序分子层的形式吸附在水合基底表面。整个构象变化过程由油污吸附构象的早期微调过程、“有序→无序→有序”的剧烈变化过程和平衡阶段的“均匀化”过程等构成。在工件的清洗过程中,经常会在清洗液中添加表面活性剂,以提高污染物的去除效率。而且经常会采用超声辅助对清洗过程进行强化。为明确污染物去除过程中表面活性剂的作用机制,针对表面活性剂溶液作用下铝合金理想加工表面油污的吸附构象变化及脱附过程进行研究,并重点分析表面活性剂分子对油污吸附构象及脱附的影响机理。在此基础上,通过研究超声物理场诱发的空化泡扰动下油污的脱附过程,从分子尺度揭示空化泡扰动对油污脱附的影响机制。通过各种加工手段获得的工件表面并不是完美的,其表面存在各种缺陷。而这些缺陷势必会对工件表面污染物的吸附和去除产生影响。为了从分子尺度揭示表面缺陷对油污吸附行为及去除的影响,通过在铝合金理想加工表面引入不同类型的缺陷结构,构建具有缺陷结构的铝合金加工表面。进而,通过研究水溶液作用下有缺陷的氧化铝表面油污的微观去除过程,分析表面缺陷对油污吸附构象变化乃至脱附可能产生的影响。模拟结果表明表面缺陷一定程度上能够促进表面污染物的脱附,但其会引起污染物的残留,不利于表面污染物的彻底去除。为满足ICF装置对金属机械件的使役性能需求,势必要建立适用于金属机械件的超洁净制造工艺。本文研究工作的开展,揭示了铝合金加工表面典型污染物的吸附行为及去除机理,有助于丰富和完善金属机械件表面污染物去除的基本理论。同时,本文的研究成果将为开发金属机械件表面清洗方法和工艺的优化提供理论指导,进而为金属机械件超洁净制造新工艺的建立奠定基础。