柔性锂离子电池是一种能量密度高、循环性能好、轻薄且柔韧性较强的电化学储能元件。碳纳米管薄膜具有良好的柔韧性、高的比表面积和较强电导率,是一种理想的柔性锂离子电池电极材料。碳纳米管薄膜用作电极材料时工作在湿环境之中,这就需要充分认识碳纳米管薄膜材料在湿环境中的力学性能。本文通过宏观拉伸联合原位微拉曼光谱法,研究不同湿环境下碳纳米管薄膜材料的力学性能及其微观机理。本文主要工作所取得的进展如下:(1)开展了碳纳米管薄膜材料在不同湿环境下宏观拉伸力学性能的实验测量,分析了干燥薄膜、不同液体浸湿及浸湿后风干薄膜的力学性能的差异。实验结果表明,经N-丙基甲基哌啶三氟甲磺酰亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、碳酸丙烯酯三种液体浸湿的碳纳米管薄膜的杨氏模量、拉伸强度基本相同,且比干燥薄膜大幅降低;经碳酸丙烯酯浸湿且风干一段时间的碳纳米管薄膜材料的杨氏模量和拉伸强度明显高于碳酸丙烯酯浸湿的薄膜。(2)开展了碳纳米管薄膜材料不同湿环境下的拉伸-原位微拉曼实验,测量了不同湿环境下碳纳米管薄膜材料拉伸加载期间其内碳纳米管的载荷响应。结果显示,在薄膜变形的第一阶段,不同液体浸湿薄膜的拉曼频移-应变斜率相差不大,且明显小于干燥薄膜,说明不同液体浸湿薄膜在拉伸过程中,其内碳纳米管的变形量相似,且小于干燥薄膜,这使得经液体浸湿后的薄膜杨氏模量基本相同且小于干燥薄膜。经碳酸丙烯酯浸湿且风干的薄膜材料,在变形第一阶段的拉曼频移-应变斜率大于碳酸丙烯酯全浸湿薄膜,使得经碳酸丙烯酯浸湿且风干薄膜的杨氏模量高于全浸湿薄膜。(3)基于以上宏观拉伸和微拉曼实验结果,分析了薄膜内碳纳米管束网络结构的变形过程及其与薄膜宏观力学性能的关联,并对碳酸丙烯酯浸湿后风干薄膜材料的力学性能进行了建模分析。