随着纳米科学技术的逐渐发展,低维纳米材料越来越得到人们的关注,其中碳纳米管(carbon nanotube,CNT)在纳米器件制备和加工方面有着诱人的应用前景,促使人们对能量束辐照下CNT的结构不稳定性转变进行了大量的研究。在这些研究工作中,人们习惯于借助传统的碰撞机制(knock-on)和相关的分子动力学模拟来解释和预言。但是,knock-on机制和相关分子动力学模拟是在平衡性、对称性、周期性和线性或其近似的基础上建立的,其对能量束辐照下处于非平衡、非对称、非周期和非线性的低维纳米结构转变现象无法准确解释。也因此人们对在纳米结构不稳定性转变过程中存在的纳米曲率效应和电子束非热激活效应认识不足,甚至是忽略了它们在纳米结构不稳定性转变过程中所起的关键作用。为了进一步揭示低维纳米材料的纳米曲率效应和非热激活效应,本文采用室温下电子束原位辐照方法,系统研究了多种构型多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube,MWCNT)及其在不同电子束辐照方式和条件下的不稳定性转变和纳米加工过程,主要包括:(1)聚焦电子束辐照下MWCNT的“颈缩”;(2)均匀电子束辐照下MWCNT的伸长/收缩;(3)两端固定、且轴向平直MWCNT的结构转变;(4)轴向弯曲且呈“三角型”MWCNT的结构转变;(5)轴向弯曲且呈“U型”MWCNT的结构转变。实验结果表明室温下:(1)MWCNT经过聚焦电子束辐照方式辐照后,在结构上出现了塑性流变“颈缩”现象;且随着辐照的进行,由于局部润湿效应,束斑中心纳米管壁层逐渐减少变成单壁纳米管最后断裂;(2)MWCNT经过均匀电子束辐照后表现出均匀的塑性伸长和径向收缩;(3)局域曲率分布的差异导致“三角型”弯曲和“U型”弯曲MWCNT产生不同的结构不稳定性转变现象。上述不同构型MWCNT的结构纳米不稳定性均是由MWCNT的表面纳米曲率效应和能量束非热激活效应驱动的碳原子的“扩散”和“融蒸”引起的。本论文研究为基于碳纳米管的新一代纳米器件设计、制备及其纳米加工提供了可靠的理论基础、依据。同时也进一步证实了纳米曲率效应和电子束非热激活效应的普适性,可以用来预测和阐释在高能束辐照条件下不同低维纳米结构的结构不稳定性转变和纳米加工过程。