碳纳米管自1911年发现至今,倍受科学家们的关注,许多科学家及研究者对其结构及性质等做了大量的研究,同时也取得了一定的研究成果。就其结构方面的研究来讲,多壁碳纳米管已经被研究出来,并做了大量的应用研究；就其性质方面的研究来讲,碳纳米管的力学性质、电学性质等方面也有很大的应用价值,特别是在储氢方面。本文选用氢和甲烷作为储氢材料采用分子动力学模拟方法,选取Brenner(＃2)半经验多体之间相互作用的势函数,计算模拟了氢和甲烷与C(10,10)型单壁碳纳米管之间的相互作用,研究内容具体如下:　　 (1)采用分子动力学模拟方法在分子尺度上研究了大量氢分子与单壁碳纳米管的相互作用过程。模拟在温度100K情况下,初始入射动能依次为10,30,50,80和100eV时,观察分析氢与碳纳米管的吸附结合情况及氢和碳之间的数量比,得到相应的结论为,当初始入射能量为80eV时,H原子与碳纳米管结合的比较好。　　 (2)利用分子动力学方法模拟研究了单个甲烷分子在单壁碳纳米管中的运动及结合情况。在温度为100K情况下,模拟了能量在0.5、1、5、10、15、20、30eV几种入射能量下,且甲烷分子沿着和平行于碳纳米管中心轴及与碳纳米管中心轴成15°、30°、45°、60°、75°入射时,甲烷与碳纳米管的碰撞和吸附情况。观察得到相应的结论:当甲烷分子沿着中心轴方向入射时,不论入射能量多大,甲烷分子直接沿着中心轴方向直线射出,当甲烷分子平行于中心轴入射时,甲烷分子受碳纳米管的作用在管中做曲线运动,最终射出碳纳米管。当甲烷分子入射方向与碳纳米管中心轴成以上几种角度,入射能量仍为以上几种情况的时候。得到结论为:在能量为20eV,入射角度为60°时,断裂的甲烷被碳纳米管吸附的比较稳定。