裝備在使役過程中可能因高速碰撞、沖擊、強激光作用或爆炸使得其組成組分經過複雜加載路徑進入極端高壓和高溫，且物質的熱力學狀态高度依賴路徑和瞬态結構。我們從原子尺度出發，發展時間分辨、大尺度、非絕熱等模型同時耦合的計算方法，建立了量子朗之萬、電子有效力場和分子動力學并結合機器學習的多尺度研究手段，獲得了強激光作用下電子-離子的非平衡動力學和熔化過程。結合機器學習發展了第一原理精度的大尺度模拟方法，将其模拟尺度擴展到數十萬甚至百萬原子量級，并研究了沖擊壓縮下金屬/CH的相變動力學，進一步，通過熱導率建立了與流體描述的連接，給出了溫稠密物質動力學結構因子的準确物理含義，并對後面的研究提供了很好的思路。相關研究為動态載荷下和行星内部條件等極端狀态下的物質結構研究提供了手段和思路。