自从进入21世纪以来,纳米材料凭借其优异的力学性能、电学性能、磁学性能、热学性能、光学性能逐渐进入人们的视野。随着机械结构进入纳米尺度,其间的范德华相互作用扮演着越来越重要的角色。碳链、石墨烯、碳纳米管、纳米线作为新型碳纳米器件材料在近年来吸引着越来越多的科研者的目光。本文针对上述碳纳米器件材料的界面粘结能,利用连续介质力学、分子动力学的方法系统的研究了其间有限尺寸界面的力学性能。主要研究内容和成果总结如下:(1)基于连续力学模型,考虑给定原子与有限尺寸基底(单层石墨烯、金刚石)之间的范德华相互作用,得到其界面粘结能的分布函数。(2)基于连续力学模型,考虑有限尺寸的两个碳链之间、单层石墨烯片之间、单壁碳纳米管之间(平行、交叉、同轴)、碳纳米线之间(平行、交叉)的范德华相互作用,得到上述器件尺寸和边界依赖的界面粘结能的解析表达式,同时采用分子动力学模拟验证了理论模型的有效性和准确性。(3)基于连续力学模型,考虑有限尺寸的两个单层石墨烯片、单壁碳纳米管、碳纳米线与基底(金刚石)之间的范德华相互作用,得到上述器件尺寸和边界依赖的界面粘结能的解析表达式,同时采用分子动力学模拟验证了理论模型的有效性和准确性。(4)在上述碳纳米管界面粘结能研究的基础上,用欧拉梁模型研究了两根平行单壁碳纳米管的振动性能。特别是分析了单壁碳纳米管之间的范德华力和碳纳米管的管径对碳纳米管振动频率的影响。本文所得到的理论解析结果和分子动力学模拟结果能够很好的吻合。研究结果有助于进一步理解纳电子器件界面力学性能和振动性能,并为其应用提供重要的理论依据。