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本文利用分子模拟软件Materials Studio，建立了聚酰亚胺（PI）模型，不同直径的碳纳米管模型（MWCNT）（长度均为10-20 μm、直径分别为10-20 nm、20-30 nm、30-50 nm、＞50 nm），不同长度的碳纳米管模型（MWCNT）（直径均为10-20 nm、长度分别为10-20 μm、20-30 μm、30-50 nm、＞50 μm），以及MWCNT/PI复合材料模型，探究了不同尺寸的MWCNT对MWCNT/PI复合材料模型的力学性能和玻璃化转变温度（Tg）的影响。计算结果表明，当加入长度为10-20 μm直径为10-20 nm的MWCNT，复合材料MWCNT/PI-1的杨氏模量和剪切模量分别为24.9354 GPa和7.977 GPa；加入直径为10-20 nm长度＞50 μm的MWCNT后，复合材料MWCNT/PI-7的力学性能增加最为显著，杨氏模量和剪切模量分别为26.671 GPa和9.2462 GPa。表明MWCNT的直径越小或长度越长，即长径比增加，与PI之间的相互作用力越强，从而PI复合材料的力学性能增加，且玻璃化转变温度提高。