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碳纳米管(CNT)具有优异的电学、力学特性以及稳定的热、化学性能，将CNTs进行组装可以得到宏观一维结构CNT纤维，将多根CNT纤维相互缠绕可以得到CNT线。CNT纤维和CNT线作为新型材料，具有独特的组装结构特性，在能源、电子、驱动等领域具有巨大的应用潜力。虽然现在对于CNTs已经有了比较深入的研究，但是对于CNT线力学性能及CNT纤维增强复合材料界面性能的研究仍然比较缺乏。本文基于微纳米拉伸实验方法对CNT线的力学性能进行了细致研究，同时结合实验和有限元模拟方法对CNT纤维增强复合材料的界面性能进行了全面的分析。 (1)利用微纳米拉伸仪对CNT线进行循环加载测试，采用逐步逼近的方式探究了CNT线的弹性极限和屈服点;对CNT线施加不同的加载-卸载过程，通过卸载后的残余变形分析了不同加载速率下CNT线的塑性变形特性。 (2)对CNT线进行了单次加载和循环加载测试，分析了两种加载方式下CNT线的变形与破坏过程，并结合材料断口的电子显微镜(SEM)图片讨论了CNT线的断裂机理;研究了加载速率对CNT线拉伸性能及断裂行为的影响;对比分析了同一速率下CNT线在单次和循环加载下的异同点，对两种加载方式下材料的变形与破坏特性进行了探讨。 (3)利用基于微纳米拉伸仪开发的微滴包埋实验装置对CNT纤维与丙烯酸(PAA)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂间的界面性能进行了研究，根据得到的界面脱粘载荷-位移曲线，计算了纤维与聚合物间的界面结合强度，揭示了界面失效机理;利用内聚力单元，建立了相应的微滴包埋脱粘有限元模型，在数值模拟结果与实验结果吻合的基础上，确定了相关参数内聚力参数，获取了不同裂纹扩展长度下界面剪切应力的分布情况，阐述了界面的失效破坏过程。 (4)通过有限元软件模拟研究了不同的界面内聚力参数对CNT纤维复合材料脱粘行为的影响;分析了材料固化降温阶段产生的热残余应力对界面粘结强度的影响，给出了不同固化温度下热残余应力的分布情况;讨论了不同的基体和纤维热膨胀系数对复合材料界面性能的影响。 本文主要研究了CNT线的拉伸变形与断裂机理，分析了CNT纤维与不同聚合物基体间的界面结合强度，并借助有限元方法讨论了多种因素对界面性能的影响。本文工作对CNT线的应用及CNT纤维增强复合材料的性能改进具有重要的参考价值。