随着新材料的不断开发与发展,硅基材料被广泛应用于电子器件,生物医疗,工业催化等领域。硅基材料的网络结构如玻璃网络结构、聚合物交联网络结构以及有机硅超分子聚集体的研究对开发硅基材料以及拓宽其应用领域具有重要意义。基于以往玻璃分子动力学模拟中无拓扑定义力场对高温和常温下物理性质描述无法兼顾的问题,我们提出了一种变温拓扑构造方法,在不同的温度下得到不同的Si O2无规网络拓扑用于熔体冷却玻璃化过程的分子动力学模拟,并分析了熔体冷却玻璃化过程中的结构性质、动力学性质与热力学性质变化。研究表明:变温拓扑构造方法能很好地描述Si O2熔体冷却玻璃化过程中的结构性质变化,得到的扩散系数在Tg前后有数量级的变化,松弛时间与温度表现Arrhenius行为,符合Si O2强液体结构。Si O2熔体在降至Kauzmann温度前玻璃化转变介入避免了剩余熵在非零温度下归零,表明玻璃化转变的动力学和热力学之间存在着联系,得到的构型熵与松弛时间符合Adam-Gibbs理论模型。Si O2熔体冷却过程中协作重排区域（CRR）尺寸不断减小,表明冷却过程中系统构型采样数量减少导致了原子的协同运动加剧,增大了协作重排尺寸。将分子量分别为25、50、75和100个结构单元的PDMS单体通过端部交联的方式构建了不同交联程度的PDMS网络结构,使用OPLS力场对这些网络分子进行分子动力学模拟,探究了交联程度与交联链长度对PDMS网络分子玻璃化温度的影响,并提出网络结构参数与构象熵的数学关系用来描述了交联PDMS的玻璃化过程中交联键约束效应和主链柔性与松弛行为间的定量关系。研究表明:低分子量的PDMS单体形成的交联PDMS其玻璃化温度Tg对交联程度的依赖性较强,结构单元数为25的单体所形成的交联程度为22.5%、45%和66.25%的聚PDMS网络其Tg分别为119.06K、206K、227.63K,交联键的约束效应明显增加了聚合物的Tg。当单体分子链的结构单元数达到50后,不同交联程度的PDMS表现出相近的Tg。体系构象冻结程度与交联程度符合线性关系,拟合斜率能够表征分子链柔性,由构象冻结程度估算的构象熵与松弛时间的关系可以被Adam-Gibbs模型成功验证,交联PDMS的网络参数（交联程度与交联链长）和松弛时间的定量关系解释了实验中高分子量PDMS单体的端部交联聚合物其玻璃化温度对交联程度的低敏感性的现象,对交联聚合物体系的玻璃化研究具有指导意义。构建了以异氰酸酯基团封端的聚二甲基硅氧烷与碳酰肼结构组成的多重氢键网络结构,利用分子动力学模拟方法探究软段PDMS的分子量对氢键分布、力学性质、微相分离程度以及自修复性能的影响。研究表明:氢键总数随着PDMS分子量的增大而降低,软段的增长导致氢键位点接触数减少。PDMS分子量的增大引入了更多的主链上的氧原子,导致软段-硬段间作用的氢键含量占主导。软段PDMS分子量的增大能有效提高拉伸的延展性,表现出较高的断裂伸长率,但由于氢键数目减少,网络交联密度降低导致机械强度也随之降低,并且低PDMS分子量的聚合物体系在拉伸的弹性形变过程中表现出更快的氢键断裂速率。硬段间相互作用的平均力势（PMF）曲线表明随着PDMS分子量的增大,硬段间作用平衡距离不断减小,硬段质心径向分布函数中的预峰强度随着PDMS分子量的增大而增大,导致体系微相分离程度增大。Metadynamics计算的自修复过程自由能曲线表明PDMS分子量的增加能够显著提高修复界面处氢键位点的接触几率,提高界面处氢键含量,同时降低自修复过程的能垒。当PDMS单体的结构单元数达到40时,自修复的能垒约为6 kcal/mol,小于常温下分子能够发生构象跃迁的热力学壁垒,证明了自修复的可能性。