Al2O3具有优异的热化学稳定性和力学性能,在高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用。Al2O3纳米材料比其块体材料具有更高的硬度、弹性模量和断裂韧性,以及更好的表面活性,广泛用于增强金属、陶瓷基复合材料。然而,由于测试技术上的困难,人们对单个Al2O3微/纳米构件力学性能的了解非常有限。本论文中,我们以SiO2(分析纯)和Al块(分析纯)为原料,采用气相法合成出Al2O3纳米线,纳米片和微米带等多种单晶微/纳米结构,并通过XRD、SEM, TEM和EDS等表征手段对合成的微/纳米结构的物相、形貌、结构和化学成分进行了比较全面的分析。随后,我们采用原子力显微镜、纳米压痕仪和荧光光度计等测试仪器对合成的Al2O3微/纳米结构的力学和光学性能进行了研究。主要研究结论如下：(1)对比研究了反应温度、总气流量、H2/Ar的流量比对产物形貌的影响,发现：随着温度的增加,Al2O3纳米线的产量及尺寸增加；H2/Ar的流量比增加,则线状产物增多、尺寸增大,片状产物减少、尺寸变小;总流量增加,则线状产物减少,尺寸增大,片状产物增多,尺寸增大。(2)发现Al2O3微/纳米结构的光学性能与合成温度和反应气氛中的氢气含量密切相关,并通过退火实验证明,其光学性能的变化与产物中存在的氧空位缺陷有关。(3)结合纳米压痕仪和原子力显微镜,采用纳米压痕方式测量了合成的Al2O3单晶纳米片的硬度和弹性模量,结果表明Al2O3单晶纳米片的硬度为26±5 GPa,略高于单晶Al2O3块体材料；弹性模量为249±32GPa,仅相当于对应的单晶块体材料的55%左右。(4)利用纳米压痕仪,对Al2O3单晶微米带悬臂梁的弹性模量进行了弯曲测试,得到Al2O3单晶微米带悬臂梁的弹性模量为424-480 GPa,这一测试结果比直接采用纳米压痕法测得的结果(194±17 GPa),更接近Al2O3单晶材料的理论值(460 GPa)。