碳纳米管可以看成是由层状结构的石墨片卷曲而来，由于不同的卷曲方向和角度，其结构和直径也各不相同。碳纳米管由于其独特的机械电子和化学性能，已成为近年来研究的一个研究热点，并在场效应管、纳米器件、复合增强材料、电池、储氢材料尤其是传感器等众多场合取得了广泛得应用。高强度碳纳米管（约钢的100倍并且质量只有钢1/6）的特性使得它可以作为超高强度纤维。同时，也可以提高其他材料的性能，如纤维、金属、陶瓷等。碳纳米管可以说是复合材料各项性能优化的最佳选择，因此对复合材料的制造来说，其应用前景可见一斑。其独特的导电性、优异的生物亲和性、良好的吸附能力使碳纳米管在传感器的检测中扮演了不可或缺的角色。因此，本文对碳纳米管的电子特性、结构及其机械力学性能展开了研究，探究其热-机械可靠性与退化机理。本文运用了量子力学方法(基于第一性原理的密度泛函理论)并结合了分子动力学，利用Materials Studio软件包来对本文工作展开计算。　　基于碳纳米管传感器的工作环境，本文对碳纳米管在不同环境下的电子特性进行了探究。本文首先计算了(9,0)和(9,9)单壁碳纳米管的能带结构及其态密度。其次，在一般碳纳米管的工作范围内，即253K-373K，本文分别计算了他们的温度导电特性。而至于湿度方面，本文分别计算了水分子吸附对碳纳米管电子性能的影响，分为在(9,9)单壁碳纳米管外壁与内壁这两种情况。　　由于碳纳米管修饰的必要性，本文也对改性碳纳米管的温度导电特性进行了探究。另外，本文还谈论了官能团修饰的数量对改性碳纳米管性质的影响，并分析其基本机理。　　最后，本文计算了碳纳米管以及改性碳纳米管的机械力学性能，分析其在不同受力情况下的各种力学参数，得出其屈服极限。另外，本文还对不同拉伸条件下碳纳米管电子特性进行了研究。