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ZnO是一种具有压电特性的半导体材料,一维ZnO纳米材料在构建应变传感器、纳米发电机等纳米器件中发挥了重要作用。但相关的电学、力学、力电耦合服役行为研究与服役过程中的损伤、断裂机理研究还不够深入。本文利用CVD法制备了ZnO纳米线,利用纳米操控、TEM、C-AFM研究了ZnO纳米线的电学、力学和力电耦合性能,研究了ZnO纳米线分别在电场、力场及力电耦合场下的服役行为,深入分析了ZnO纳米线在服役过程中的损伤、断裂机理。利用扫描电镜中的纳米操控系统研究了ZnO纳米线的电学性能与服役行为。直径为103-807nm的ZnO纳米线电致损伤的阈值电压为15-60V,且随直径的增大呈线性增大；临界电流密度在107Am-2量级,且随直径的增大而呈指数减小。利用热核-壳模型解释了ZnO纳米线电致损伤和断裂的机理。纳米线电致损伤和断裂主要归因于产生在金属-半导体结处的焦耳热,当温度超过ZnO纳米线的熔点,纳米线就会发生熔化。利用原位TEM系统研究了ZnO纳米线在单轴拉伸与压缩过程中的力学性能与服役行为。直径为199.45nm的ZnO纳米线在拉伸与压缩变形直至损伤断裂过程中存在应变梯度效应。断口处应变最大,随着远离断口,应变逐渐减小。ZnO纳米线的拉伸和压缩断裂都是韧性断裂。根据ZnO纳米线力学损伤断裂前后体积不变的特点验证了ZnO纳米线变形过程中的应变梯度效应。利用原位TEM机械共振系统研究了ZnO线在高周应变下的疲劳性能与服役行为。ZnO纳米线经过高达108-109周次的共振,没有损伤产生；而遭受电子束辐照的ZnO纳米线在共振几秒后即发生断裂。直径小于100nm的ZnO纳米线的弹性模量接近或超过块体ZnO的模量140GPa,当直径大于100nm时,ZnO线的弹性模量远低于140GPa。利用AFM研究了不同扫描角下ZnO纳米线的力学性能与服役行为。在14.8μm/s的扫描速率下,确定了施加在ZnO纳米线上的实际外力和扫描角关系的力学校准方程和阈值力方程。扫描角的存在,增强了施加在ZnO纳米线表面的实际外力。ZnO纳米线力学损伤断裂时的实际阈值力与扫描角无关,与纳米线的直径呈线性增加关系。利用阈值力方程和力学校准方程建立了ZnO纳米线的安全服役评价方程。研究中得到的ZnO纳米线的弹性模量要远低于文献中利用三点弯曲测得的数值,而断裂强度则相差不大。利用C-AFM系统研究了ZnO纳米线的力电耦合性能与服役行为。均一直径的ZnO纳米线力电耦合损伤断裂的阈值电压随着外力的增大呈线性减小；在恒定外力作用下,不同直径的ZnO纳米线力电耦合损伤断裂的阈值电压与纳米线的直径呈线性增大。应力集中效应增强了ZnO纳米线与AFM针尖接触表面的电子聚集,导致产生更多的焦耳热,降低了导致ZnO纳米线熔断的阈值电压值。