近年来,人们逐渐在实践中发现了石墨烯和碳纳米管等新型纳米材料,在对其力学性能研究过程中发现这些材料不仅具有优异的导热性、导电性和光学性能,同时还具有优异的摩擦学性能。基于这一点,碳纳米管和石墨烯等材料有望应用于许多纳米元器件从而极大程度地改善纳米器件的使用寿命。本文采用了分子动力学的方法,探究了纳米石墨材料的层间滑动过程,主要工作如下:(1)本文首先研究了碳纳米管/铜异质结构的滑动摩擦行为,建立了碳纳米管在铜基底上的滑动模型,模拟碳纳米管在铜的三个不同低指数晶面上的滑动过程并统计平均滑动摩擦力随长度和速度的变化情况。同时,本文还对碳纳米管表面基团对摩擦力的影响进行了探究,指出碳纳米管表面接枝不同比例的氢原子可以不同程度地提高碳纳米管的摩擦力,并且阐述了接枝的氢原子在滑动过程中受到摩擦力对总摩擦力的贡献情况。(第三章)(2)其次,本文探讨了二维石墨烯在不同条件时以及公度到非公度转变的情况下,层间的滑移和剪切过程。建立了均质石墨烯的滑移模型,通过对滑移过程的仿真,解释了石墨烯由平滑到粘滑的转变过程中滑移路径和摩擦力的变化情况,叙述了粘滑产生的原因与公度性的关系即相对旋转角度的关系从而探究了超润滑的产生与层间转角的关系,同时阐述了在不同尺寸下摩擦力半峰全宽(FWHM)的变化情况。此外,通过绘制石墨烯层间势能面(PES)分析滑移路径上的势能变化趋势进而解释产生摩擦力的根本原因,通过建立一维的弹簧振子模型,对石墨烯的滑动过程进行了分析,阐述层间等效刚度与弹簧刚度的关系以及滑动过程中粘滑现象产生的条件。(第四章)(3)最后,本文考察了二维异质结构的层间滑移行为,建立了石墨烯/二硫化钼接触对并模拟了在层间相对转角=0°时的层间滑移过程。此外,还对该体系滑动过程中在不同条件时产生的滑动行为以及摩擦力和摩擦系数进行了分析,讲述了石墨烯尺寸对于异质结构超润滑的影响。同时,本章阐述了二维异质结构层间形成的莫尔超晶格对于结构超润滑的影响。(第五章)以上结论有助于对单晶原子表面的滑动摩擦过程有更深的理解,对纳米石墨材料在纳米结构和微纳器件中的应用提供了理论参考。