微纳米材料是微纳米电子机械系统（MEMS/NEMS）的基本构成元件,其制备工艺及性质倍受关注。在众多微纳米结构中,微纳米螺旋材料作为三维材料具有独特的物理性能,引起了材料、物理、化学等领域研究人员的广泛兴趣。本论文主要探讨微纳米螺旋结构在轴向负载力作用下的机械性质,以及在负载电压作用下的机电性质。首先,微纳米螺旋在轴向高负载作用下几何可以被拉伸成直线,当撤去负载时,螺旋恢复原形,微纳米螺旋这种性质被称为超弹性。微纳米螺旋的超弹性使得其在介观/量子器件及其集成上具有更巨大应用潜力,特别是在传动器、振荡器、发动机、缓冲装置、磁场探测器、化学生物传感器、弹性能储存器件以及电磁波吸收装置等能获益于弹性性能的领域。因而,研究轴向高负载力输出功,对于将微纳米螺旋结构更好的应用于MEMS/NEMS很重要。本文基于Cosserat连续体理论,建立模型并定量研究了圆形横截面螺旋、矩形横截面法线螺旋和矩形横截面副法线三种螺旋结构的机械性质。我们推导得到螺旋拉伸端不可自由旋转和可以自由旋转两种条件下,三种螺旋结构做功的表达式。利用碳纳米管螺旋材料和Si Ge/Si/Cr微米螺旋带的几何参数和材料参数,计算对比了三种螺旋结构在两种条件下轴向负载力总功的情况。计算结果表明,对于圆形横截面螺旋结构,在大负载范围内,即螺旋几乎被拉伸为直线情况下,拉伸端是否可以自由旋转,对负载力做功值几乎没有影响。对于矩形横截面螺旋结构,在几乎所有拉伸范围内,相同应变时,拉伸端不可自由旋转的条件下,负载力做功值更大。我们进而对比了,拉伸端不可自由旋转的条件下,三种螺旋结构的轴向负载力做功值。结果表明,矩形横截面法线螺旋机械性能最好,其在相同应变时,负载力做功值最大。其次,在掌握了微纳米螺旋机械性质的基础上,我们进一步研究了其机电性质。碳纳米管重量轻、机械强度高且导电性强。加捻碳纳米管纱线可制备成螺旋形材料,其具有旋转形变和轴向收缩形变耦合的独特机械性质。在电驱动作用下,碳纳米管螺旋结构轴向形变大、响应时间快、循环寿命长、机械强度高,是作为人造肌肉绝佳的材料。本文借助于考虑了材料拉伸和剪切形变的Cosserat连续体理论,结合载流螺旋结构具有分布力这一特性,建立一套理论,利用碳纳米管螺旋机电实验结果,定量研究了微纳米螺旋材料的机电性质。分析得到载流螺旋结构上的磁性分布力垂直于螺旋轴,沿着螺旋径向,引起螺旋轴向收缩和径向膨胀,与实验结果一致。推导得到负载端可以旋转和不可旋转两种螺旋结构在负载力和负载电压作用下,螺旋半径、螺距、胡克常数、扭转系数的表达式。我们发现负载端可自由旋转的螺旋在轴向形变机械性质的应用上可完全代替拉负载端不能自由旋转的螺旋。此类螺旋还具有旋转性质:在预拉伸情况下,螺旋在负载电压作用下可恢复原形且螺旋扭转系数几乎不变,具有稳定的转动机械性质;在轴向形变过程中,螺旋呈现出旋转反演现象,可根据应用需要来选择相对伸长量范围以实现单向或双向旋转。通过研究微纳米螺旋材料的机械性质,我们的工作为将螺旋结构作为介观/量子器件的构成元件,应用于MEMS/NEMS提供了理论支持。