电子材料在服役过程中会受到环境因素的影响,导致性能的退化和失效。铁电材料是一种常用的电子材料,被广泛应用于各种电子器件,包括锆钛酸铅、钛酸钡和铌酸锂等。对于服役环境,特别是湿度对铁电材料性能的影响已经有了多年研究,但是仍然无法从更深层次的微观理论进行解释。石墨烯是近些年来发展的一种先进电子材料,被寄期望于未来取代硅,在电子器件中广泛应用。由于石墨烯洁净的棱具有很高的活性,环境同样会对石墨烯的性能产生影响需要深入研究。本论文研究了环境对铁电材料和石墨烯性能的影响,获得如下结果：(1)通过实验和第一原理计算研究了水分子在钛酸钡a畴表面的吸附行为。傅立叶变换红外光谱分析表明钛酸钡表面上存在3个非平衡的活化吸附中心；X射线光电子能谱实验结果表明在钛酸钡表面上存在着羟基。通过第一原理计算了水分子在BaO和Ti02两种不同表面,三种不同覆盖度下的分子吸附与解离吸附；在1/2覆盖度下,水分子在BaO面上倾向于解离吸附,而在TiO2面上,两种吸附模式存在竞争的关系；在1覆盖度下,无论第一个水分子的吸附状态如何,第二个水分子都以完整分子的形式与第一个水分子相互作用,而与表面的作用相对较少。第一原理计算得到的态密度与X射线光电子能谱实验中得到的结合能的峰值可以很好的对应,说明了计算结果的可靠性；同时,态密度和实验结果都显示水吸附对Ba原子的影响大于Ti原子。(2)通过第一原理计算了水吸附对钛酸钡单晶a畴表面畴转的影响。结果表明水分子在钛酸钡表面上的解离吸附和分子吸附会导致钛酸钡表面电荷的重新分配。通过分析表面电荷,发现水分子吸附会导致Ti原子在平行于表面的Ti02面内的发生位移,从而导致表面畴结构的变化,在1/2覆盖度解离吸附和1覆盖度下混合吸附下,BaO面结构中各个Ti02层会出现30°到400的极化方向的变化。在1/2覆盖度解离吸附和1覆盖度混合吸附下,Ti02面结构中最表面Ti02层会出现约90°的极化方向的转动,内部Ti02层会出现约300到400的极化方向的转动。在1/2覆盖度分子吸附和1覆盖度下分子吸附下,各个Ti02层会出现300到400的极化方向的转动。在垂直于表面的方向上,水分子对Ti原子并没有产生明显的影响,只是减弱了表面的褶皱,达到了屏蔽效应。(3)通过第一原理计算研究了水分子在铌酸锂单晶不同表面上的吸附行为。计算结果表明,水分子吸附降低铌酸锂单晶的表面能,当最外层为Nb原子时,水分子在c+畴上的吸附能要大于c-畴；当最外层为Li或O原子时,水分子在c-畴上的吸附能要大于c+畴,在不同表面上吸附能的差别主要是由于表面微观结构和自发极化场共同作用的结果。(4)通过分子动力学计算了石墨烯纳米带的尺寸效应,提出了二维材料的本征应力模型。通过第一原理计算了扶手椅型石墨烯纳米带的力学性质。发现了初始应变、棱能量密度、名义杨氏模量和名义泊松比都存在着周期性波动的尺寸效应,随着纳米带宽度的增加,纳米带的初始应变减小并趋近于0,棱能量密度增大,名义杨氏模量增大并趋近于块体杨氏模量；名义泊松比减小并趋近于块体泊松比。氢原子在棱上吸附后,通过电子转移,导致棱上本征应力降低,从而使纳米带尺寸效应的降低。扶手椅型纳米带力学行为出现周期性变化的原因主要是由于克莱尔分布的不同,出现了三类不同的纳米带。