二维材料因其独特的单层或少层结构,拥有同素三维材料不具备的性能和应用前景,如柔性、光透、延展等优良性质,是制造下一代新型器件的理想材料。在外场作用下,二维材料内部可能会出现显著的局域场,并与外场相互耦合;此外,二维材料层间的相互作用在外场作用下也可能导致独特的表界面力学行为。研究外场与二维材料之间的相互作用,可为未来的应用提供相应的理论基础。本文通过第一性原理计算,深入研究了单层过渡金属硫族化合物中的力电磁耦合,以及双层石墨烯的界面摩擦行为,发现了双层石墨烯界面的负摩擦现象。本文的主要研究内容如下:1.单层过渡金属硫族化合物MX₂（M=Mo/W,X=S/Se/Te）的挠曲电效应。通过第一性原理计算和连续介质力学建模研究了单层MX₂褶皱的挠曲电效应。通过对6种不同的MX₂材料进行理论计算与分析,发现褶皱后的单层MX₂出现了明显的挠曲电效应,其大小与结构的对称性相关。结构褶皱会在材料内部产生应变梯度,使电荷沿着厚度方向非均匀分布,进而产生挠曲电效应。通过对已有的挠曲电公式进行改写,提出了用于描述MX₂面外极化的理论公式。通过公式,我们发现挠曲电效应在面外极化中占据主导地位。此外,通过分析模型中每个原子的偶极矩发现上下层硫族原子的偶极矩对称分布,面外极化的主要贡献来源于中间层金属原子,且金属原子的偶极矩与应变梯度近似呈线性关系。2.单层二硒化钒（VSe₂）的力电磁耦合。通过第一性原理计算发现挠曲电效应和柔磁效应可在单层VSe₂褶皱中共存。褶皱后的单层VSe₂不仅出现了明显的面外极化,满足前面提出的理论公式,而且整个体系呈铁磁态,表现出柔磁效应。V原子的磁矩与应变梯度沿着材料的褶皱方向波动变化,二者之间存在强烈的耦合效应。由于结构褶皱会造成相邻V原子的V-Se键异常变化,使得V原子的应变梯度非连续变化。应变梯度的不连续导致自旋电荷的非均匀转移,进而造成每个V原子的磁矩非均匀波动变化。另外,我们提出了相应的理论公式用于描述V原子磁矩与应变梯度之间的对应关系。3.双层石墨烯在高常法向载荷下的负摩擦现象。采用第一性原理计算发现双层石墨烯在常法向载荷下的非单调摩擦现象。在常法向载荷下,随着法向力的增加双层石墨烯的层间摩擦力先增大后减小,出现负摩擦。为了维持常法向力,层间距在滑动过程中不断变化,导致范德华和库伦相互作用对层间滑动摩擦的贡献相反,库伦作用促进摩擦而范德华相互作用则阻碍摩擦,二者之间存在抵消效应。这种非常规的抵消效应导致了高常法向力下的异常摩擦现象。