一维氧化锌(ZnO)纳米线由于其出色的压电特性和光电特性,在纳米发电机、发光二极管和光电探测器等微纳器件的应用中拥有深远前景。同时,一维ZnO纳米线具有丰富的纳米结构和成熟的合成方法,常作为纳米力学中的研究对象。空气中一维ZnO纳米线力学性能的研究不仅有助于其在纳机电系统(NEMS)器件中的发展应用,同时对研究环境在纳米材料力学性能中的影响具有指导意义。本文在最小谐振器的基础上,利用原子力显微镜(AFM)共振法对高质量沿[0001]方向生长的一维ZnO纳米线共振频率进行测量,通过理论模型计算,得到其杨氏模量可靠测量结果。在此基础上,本文建“壳-壳-核”结构模型用于空气中一维ZnO纳米线力学性能尺寸效应的研究。本文选用金颗粒催化剂化学气相沉积法作为高质量一维ZnO纳米线的合成方法,通过电致振动法利用金属交叉电极施加交变电场引起一维ZnO纳米线振动,利用AFM共振法对一维ZnO纳米线振幅进行检测,根据悬臂梁振幅与振动频率的关系,获得空气中一维ZnO纳米线发生共振时频率即固有频率。同时为提高输出信号的了灵敏度,本文主要采取以下三种措施:选用刚度为0.3N/m的AFM悬臂梁探针、针尖与样品设定距离为5nm、交变电场电压为0.4V。利用AFM共振法对空气中不同特征尺寸一维ZnO纳米线的共振频率进行测量,根据欧拉-伯努利悬臂梁模型计算其杨氏模量。本文研究对象一维ZnO纳米线的直径尺寸分布在48nm-239nm范围内,空气中一维ZnO纳米线杨氏模量表现出显著的尺寸效应:其杨氏模量随着尺寸增大而减小,并逐渐趋于块状ZnO的杨氏模量值140GPa。在基于真空测量结果的“壳-核”结构模型基础上,通过增加一层“外壳”区域,本文提出“壳-壳-核”结构模型用于研究测量环境大气对一维ZnO纳米线杨氏模量尺寸效应的影响。通过“壳-壳-核”结构模型中合理取值,并与实验测量结果进行拟合,获得“外壳”区域的杨氏模量为345.4GPa。空气中一维ZnO纳米线杨氏模量尺寸效应较于真空中研究结果更为显著,这主要由于一维ZnO纳米线表面效应因为氧原子的活泼性在空气中发生增强。