动态加载下金属表面的微喷物质形成与微喷颗粒的输运广泛存在于冲击压缩过程中,如惯性约束聚变中的内爆压缩阶段。微喷物质与靶丸内部气体的混合对聚变点火过程有着重要影响,是目前武器物理研究中亟待解决的关键科学问题。微喷射本质上是由冲击波与金属自由面相互作用产生的复杂动力学现象。随后产生的微喷物质在高温高压气体环境中输运可能伴随着化学反应、介质电离等过程。准确预测微喷物质在气体中的混合输运过程对武器物理具有重要的实际应用价值。然而,在冲击波压缩,微喷物质形成以及颗粒输运的整个过程中涉及到高压物理,金属相变,界面失稳,化学反应等多个学科,这对微喷物质反应流动的数值建模提出了更高的挑战。本文主要基于分子动力学方法,研究了金属微喷射流在气体环境中的形成与输运过程及反应特性,具体包括:1.研究了不同波形（方波和三角波）加载下金属锡微喷射流的形成与发展过程。分子模拟结果表明,波形对射流尖钉的速度几乎没有影响。通过对比理论与实验结果,发现小尺度下表面张力效应会显著抑制射流的发展。三角波加载下气泡在后期仍保持非零的相对速度,这来源于卸载波对气泡附近基体的拖拽效应,与爆轰加载实验中观察到的结果一致。通过分析喷射物质总量的时间演化规律,揭示了较低冲击压力下未熔化基体对喷射物质的抑制作用。此外,通过对比不同波形加载下后期喷射物质总量随冲击强度的变化关系,发现三角波加载下导致基体卸载熔化的临界压力较低,解释了实验中三角波加载下微喷物质总量饱和点对应的压力值低于方波的现象。2.研究了金属铝射流在真空、惰性气体氖以及可反应气体氧中的输运与破碎过程。模拟结果表明,在惰性气体中,微喷物质由长条状转变成球形的过程中,由于气动阻力的剪切作用,部分大颗粒破碎成小颗粒,且大量雾化金属原子从颗粒表面剥离;在可反应气体中,颗粒-气体间化学反应形成的高温混合区导致颗粒的快速蒸发,最终形成尺寸更小的微喷颗粒。3.研究了金属铝纳米颗粒在氧气中的反应机理与模式。考察了核-壳结构纳米铝颗粒氧化过程中氧化层的结构变化对反应速率的影响机制,并提出了铝颗粒早期的氧化模型,其结果与实验趋势一致。研究了不同参数,包括颗粒尺寸,氧化层厚度和氧气浓度等对铝颗粒氧化模式的影响,并给出了不同反应模式的相图,包括了纯扩散氧化、裂纹增强的扩散氧化以及微爆氧化等。考察了纳米铝颗粒添加剂对碳氢燃料燃烧的增强作用,发现铝颗粒早期微爆氧化产生了大量能促进甲烷分解的小分子,其中单原子氧所占比例达到60%以上,这些中间产物极大地促进了甲烷的燃烧。