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本文主要采用分子动力学法和巨正则蒙特卡洛法，以COMPASS力场为势能模型，分别对气体分子在橡胶态和玻璃态两种有机硅聚合物体系中的扩散进行分子模拟。
首先分别基于PCFF和COMPASS力场进行建模和计算，分析结果表明以COMPASS力场为势能模型得到的计算结果和实验值较为接近，因此本文选择能更好描述本文两个聚合物体系的COMPASS力场作为模拟力场。接着对模拟中对计算时间和计算精度影响最大的非键作用力的计算方法进行选择，分别采用聚合物非键作用力计算中常用的Ewald和GroupBased加和法，对计算结果进行比较后，选择截断为13(A)的GroupBased加和法为非键作用力的计算方法。由于模拟体系是不可能达到真实体系的大小，模型构建通常是采用周期边界的假设。因此，最后对在计算能力范围内的不同体系大小进行计算，讨论体系大小对模型精度的影响。
在确定了模拟参数后，对相同链骨架(主链)不同侧链的4种聚硅氧烷体系进行全原子的动力学模拟。计算得到的体系的物理参数和实验值较接近表明了模型的真实度。动力学计算得到的扩散系数和实验值吻合得很好。对计算结果进行分析，从分子层次上，研究了玻璃化温度、自由体积以及主链和侧链的活动性对气体小分子在该橡胶态聚合物种中扩散的影响。
随后利分子动力学法和GCMC法对气体小分子在含有机硅聚苯乙烯体系中的扩散和溶解进行模拟。通过对比聚合物物理参数的计算值和实验值可以证实模型和真实体系吻合。动力学计算得到的扩散系数和实验得到的数值在误差的范围内，通过对模拟结果进行分析，从微观的角度了解影响气体分子扩散的几个因素。通过巨正则蒙特卡洛法求解溶解度系数，发现氧气的溶解度系数随着聚合物的有机硅含量升高而增大。