黑磷作为继石墨烯之后又一种新型二维材料,由于其自身非常优异的光学特性与电学特性受到了来自世界各国的科研工作者们的共同关注。黑磷是磷这种元素的同素异形体中最稳定的一种形态,其晶格为多个六圆环相互连接而组成的正交结构。黑磷在前几年刚刚被科学家们发现不久,现如今对于黑磷这种新型二维材料的研究还刚刚起步,相关文献中有关黑磷的电学性能、力学性能特别是不同温度下的力学性能的报道与研究还比较少。本文针对黑磷在研究中存在的亟待解决的问题,采用分子动力学模拟的方法研究单层黑磷在4.2K、100K、200K、300K、400K五种不同梯度温度下单双轴拉伸及纯剪切时的力学性能。此外还模拟研究了单层黑磷的纯弯曲的力学性能,主要研究内容与成果如下:1.采用分子动力学模拟的方法研究了单层黑磷在不同梯度温度下单轴(扶手椅型、锯齿型方向)、双轴(扶手椅型、锯齿型方向)拉伸时的力学性能。研究表明:单层黑磷在4.2K温度时沿扶手椅型、锯齿型方向单轴拉伸的杨氏模量分别为24GPa、105GPa,此结果与已有文献中采用第一性原理的计算结果能够很好的吻合。沿双轴拉伸的杨氏模量分别为22.6GPa、98.5GPa。无论在何种温度下单层黑磷沿锯齿型方向的杨氏模量均为沿扶手椅型方向的4.4倍,且随着温度的不断升高,两个方向的杨氏模量都在不断减小。此外,模拟计算得出单层黑磷在4.2K温度下沿扶手椅型、锯齿型两个方向拉伸时键长、键角以及离面角的变化,从侧面验证了模拟结果的准确性与模拟过程的严谨性。2.采用分子动力学模拟的方法研究了单层黑磷在不同梯度温度下纯剪切(扶手椅型、锯齿型方向)时的力学性能。研究表明:单层黑磷在4.2K温度时沿扶手椅型、锯齿型方向的剪切模量分别为25.4GPa、25.5GPa。无论在何种温度下,单层黑磷沿两个方向进行纯剪切时的剪切模量几乎相等,且随着温度的不断升高,其剪切模量在缓慢的减小。为了解释单层黑磷在纯剪切过程中的起皱行为,以4.2K温度时的模拟结果为例对其进行了理论分析,根据褶皱波长、振幅以及单层黑磷的泊松比、剪应变之间的关系将模拟结果与理论方法进行了对比,两者能够很好的吻合。3.采用分子动力学模拟的方法研究了单层黑磷纯弯曲时的力学性能。研究表明:单层黑磷沿扶手椅型、锯齿型方向纯弯曲时的弯曲刚度分别为6.5eV、8.8eV,此结果与已有文献中采用第一性原理计算的结果能够很好的吻合。此外结果还表明弯曲角度对单层黑磷弯曲刚度影响不显著。本文首次研究了单层黑磷在温度依赖下的力学性能,所得的模拟结果与理论结果可为黑磷力学性能的研究提供较好的理论支撑,为今后黑磷在工程中的应用也提供了一定的理论支撑与技术支撑。