高分子材料具有许多优异的性能,如质量轻、强度高等,正是因为具有独一无二的特征从而被广泛应用于日常生活中,但是它的机械性能和导热性能在机械和电子行业表现较差。碳纳米管独特的二维晶格,使得碳原子之间具有很强的作用,这些特性使得碳分子具有优异的机械刚度、电学和热性能,使其作为一种高性能填充材料加入到聚合物中形成复合材料。它独有的性能与高分子材料完美地结合起来,从而起到改善聚合物力学性能和导热性能的作用。本文采用分子动力学模拟软件建立了具有不同手性碳纳米管/聚乙烯复合材料模型,通过等温结晶方法探究了在不同因素变化中碳纳米管对聚乙烯链构象的影响,同时以轴向拉伸方法对复合材料的应力应变以及构象变化进行了研究。通过这两种方法研究碳纳米管对聚合物力学性能的影响。最后采用反向非平衡分子动力学的方法研究了碳纳米管增强聚合物导热性能。本文的主要研究内容如下:运用分子动力学方法从链长、温度、碳纳米管长度的变化模拟了碳纳米管对聚乙烯链结晶行为的影响。结果表明:以短的碳纳米管作为增强材料,改变温度和聚乙烯链长发现,当改变链长时,CNT（9,9）和CNT（12,6）对聚乙烯的吸附作用相似且聚乙烯只在距离碳纳米管很近的位置出现取向规整。在不同温度进行等温结晶时,随着温度的降低,分子链趋向于局部有序;以碳纳米管的长度作为研究对象时发现,随着碳纳米管长度的变化,聚乙烯分子链表现出不同的运动状态,在碳纳米管表面发生了结晶现象呈现有序排列状态,且CNT-1206PE体系中聚乙烯紧密堆积在碳纳米管周围,形成很好的界面结合作用。CNT-1206PE复合材料比CNT-99PE复合材料有更好的热稳定性。通过拉伸模拟分析了碳纳米管和聚乙烯复合材料的力学性能。分析计算模拟系统的界面相互作用表明,随着碳纳米管长度的增加,碳纳米管和聚乙烯之间的界面吸附力增加,CNT-1206PE系统相互作用较大。随着拉伸速率的提高,体系拉伸强度增大;碳纳米管长度越长,拉伸产生的拉伸应力越大。此外,CNT-99PE和CNT-1206PE体系界面结构都能够提高碳纳米管/聚乙烯复合材料的力学性能。采用反向非平衡分子动力学的方法研究了碳纳米管改善聚合物导热性能:随着碳纳米管长度增加和聚乙烯链长的增加,复合模型的热导率随之增加;随着聚乙烯链数量的增加,复合体系的导热率呈现先增大后减小的趋势。CNT-99PE体系的热导率比CNT-1206PE体系的小。