随着纳米技术和微机电系统的蓬勃发展,迫切需要提高强化纳米尺度下的传热冷却。纳米尺度薄液膜根据存在形式的不同在多种工程应用领域和高新科学技术中扮演着不同强化传热的角色。目前,纳米尺度薄液膜的强化传热机理尚不明确,对薄液膜的研究不够系统,且实验观测难以在纳米尺度下得到清晰明确的结果。随着计算机技术水平的提高,分子动力学模拟逐渐成为一种重要的科学研究手段,为研究薄液膜在纳米尺度下的传热和其热物理性质提供了便利。因此,本文重点关注不同存在形式纳米尺度薄液膜的热物理性质。建立了纳米尺度自由薄液膜、附着薄液膜和受限薄液膜的三维系统模型,利用LAMMPS软件进行了分子动力学模拟计算。对薄液膜的比热容、导热系数和动力粘度进行了模拟计算。通过对不同液膜厚度的三种存在形式薄液膜的热物理性质的计算分析,得到了薄液膜热物理性质随液膜厚度变化的拟合公式,确定了薄液膜热物理性质在纳米尺度下各向异性的特点,研究了纳米尺度薄液膜热物理性质的尺寸效应、温度效应、界面效应和能量效应。基于分子动力学中统计力学分析,对薄液膜内液体分子进行了微观统计分析,从分子的振动态密度、均方位移、密度分布等角度研究了液体分子在纳米尺度下对薄液膜热物理性质的影响。确认分子键角对纳米尺度薄液膜热物理性质影响不大,分子的振动状态、分布结构和随机运动空间范围是影响薄液膜热物理性质的关键。通过对纯液体薄膜中加入纳米颗粒进一步研究了纳米颗粒对薄液膜热物理性质影响。采用界面能量分析方法和纳米颗粒于平板周围液体分子的密度分布,探究了两种固/液界面对薄液膜热物理性质影响的程度。附着形式的薄液膜由于同时存在固/液界面和气/液界面而引起的液体分子密度分布的不对称性,加剧了液膜中纳米颗粒的布朗运动,从而对薄液膜热物理性质产生特殊影响。对纳米颗粒和平板周围的液体分子的振动态密度、均方位移分析也证实了附着薄液膜不对称性对纳米颗粒布朗运动和薄液膜热物理性质的影响。此外,通过改变固液分子之间的势能函数参数针对界面润湿性影响薄液膜热物理性质的问题进行了研究分析。界面润湿性的改变使得纳米尺度受限薄液膜的导热系数在纵向和横向方向上都发生了变化。进一步地通过对金属固体表面制造原子缺陷来调控界面润湿性,以求更符合实际并能和现实实验靠拢,验证了该方法在分子动力学模拟当中的合理性,并提出建立宏观润湿性和微观固体表面修饰对传热现象和热物理性质影响的“桥梁”,以求实验和模拟能相互对比相互印证,从而对薄液膜传热进行综合性的分析。本文研究纳米尺度薄液膜的存在形式、纳米颗粒和界面润湿性对薄液膜热物理性质随液膜厚度变化的影响,揭示了纳米尺度薄液膜热物理性质变化的物理机理,明晰了薄液膜热不同热物理性质和液膜厚度的依变关系。本文不仅系统完善了不同存在形式薄液膜的热物理性质机理认识,未来还可将实验和微观模拟通过“桥梁”相结合为分析薄液膜热质传递特性提供更坚实的理论依据。