单壁碳纳米管通常可以看作是完美的石墨烯卷曲而形成的。然而，在实际应用中碳纳米管微观结构上的缺陷是广泛存在的。我们用分子动力学计算方法来研究了单壁碳纳米管在拉伸和压缩应力作用下的力学性能。研究中引入了三种缺陷：化学缺陷，拓扑缺陷及空位缺陷，结果表明：缺陷的存在对碳纳米管的力学性能有极大的影响，而且随碳纳米管长度的增长，缺陷对力学性能的降低会明显增加。另外，碳纳米管具有优异的力学性能和极大的长径比，所以非常适合用于聚合物复合材料，以增强材料的力学性能。我们的理论研究表明：聚合物的微观结构对碳纳米管与聚合物的相互作用有很大的影响，具有主链上有共轭结构单元的聚合物通常可以与碳纳米管形成较强的分子间作用，且柔性的分子链可以实现对碳纳米管有效的包裹作用，从而增强界面间的相互作用。这些研究结果对碳纳米管聚合物复合材料中的聚合物的选择及结构设计具有重要的指导意义。