碳纳米管自从1991年由日本学者饭岛发现之后,由于其优异的电学、热学和力学性能,受到越来越多的学者的关注。许多课题组用实验和理论的方法研究了碳纳米管作为增强体对复合材料的力学、电学、热学、光学性能的改善作用。近几年来的实验研究表明,只要在金属基体中添加少量的碳纳米管就可大大改善复合材料的弹性模量和硬度。碳纳米管增强金属基复合材料中,界面结合问题很大程度决定着复合材料的性质,所以,研究碳纳米管与金属及其氧化物之间的界面结合,具有重要的实际意义。但是,由于用实验的办法来直接研究碳纳米管与金属的结合机理十分困难,分子力学和分子动力学模拟的办法才越来越广泛的应用到此领域的研究中来。本论文旨在用分子模拟的方法来研究碳纳米管与铜及其氧化物,纳米线的界面结合过程,机理以及随之带来碳纳米管的形变问题。首先,用基于力场的分子动力学方法研究了不同直径,不同手性,不同壁数的碳纳米管与铜和氧化亚铜表面的界面结合,分析界面性质,界面结合机理,以及各种因素对界面结合的影响,分析了不同因素对碳纳米管和表面结合能,碳纳米管形变能的影响。在界面结合过程中,表面的范德华力使碳纳米管接近并结合在表面上,碳纳米管塌陷并形成石墨带状结构覆盖在表面上,随着碳纳米管直径的增大,塌陷变得比较容易,手性及其他因素对碳纳米管的影响则比较小。由于界面接触面积增大,塌陷增强了碳纳米管与表面之间的结合作用,形成稳定的异质结构。通过动力学模拟,发现这种界面结合的原因是表面范德华力作用,如果增加表面的比表面积,表面范德华力将会得到增强,界面结合将会更紧密,碳纳米管的变形也会更加严重。所以本文通过选取比表面积更大的材料,来考察其间的界面结合情况。铜纳米线是一种理想的一维材料,其侧面具有很大的比表面积。所以,本文通过分子动力学模拟,进一步研究碳纳米管与铜纳米线的相互作用,结果表明,当纳米管置于铜表面附近时,碳纳米管靠近铜纳米线并与之结合在一起,在结合过程中,碳纳米管塌陷并形成碳纳米卷包裹在铜纳米线表面上,自组装形成核壳纳米线结构。最后利用经典Lennard-Jones势,建立了力学模型,分析了铜纳米线周围的力场分布,很好地解释了铜纳米线/碳纳米管核/壳纳米线的形成过程。本文的模拟数据与所得结论可以对碳纳米管增强金属基复合材料的生产进行理论指导,从而缩短碳纳米管增强金属基复合材料的研究周期,降低研究成本。