[摘要]纳米级微操纵技术可能成为纳米制造和研究的有效方式，根据纳米器件对碳纳米管形状、 尺寸等的要求，需要对碳纳米管进行搬迁、弯曲、拉直、移位、旋转和剪切等微操作。根据不同 的操纵对象、环境和设备，纳米级微操纵技术可分为接触式操纵（以原子力显微镜AFM为代 表的纳米操纵仪）、非接触式操纵(扫描隧道显微镜STM，光钳等）。
纳米级微操纵技术可能成为纳米制造和研究的有效方式，根据纳米器件对碳纳米管形状、 尺寸等的要求，需要对碳纳米管进行搬迁、弯曲、拉直、移位、旋转和剪切等微操作。根据不同 的操纵对象、环境和设备，纳米级微操纵技术可分为接触式操纵（以原子力显微镜AFM为代 表的纳米操纵仪）、非接触式操纵(扫描隧道显微镜STM，光钳等）。
1.单根碳纳米管的搬迁
在对碳纳米管进行力学特性的研究时，应对碳纳米管进行操纵，方法为：将碳纳米管的悬 浮液和光刻胶溶液相混合，将混合液铺展在基体上，制成薄膜，然后用光刻方法在薄膜上刻画 出许多规则的天窗，此时，天窗上将伸出大量的碳纳米管，一端在未被腐蚀的墙上，另一端悬 空。找到一根碳纳米管，利用AFM对横向力敏感的特点，用针尖从远断向根部拨动碳纳米管，
遍,
同时记录反射光斑位置的改变，直到碳纳米管发生断裂为止，这样就得到与距离有关的弹性分 布，这时的碳纳米管就像一根一端固定的机械梁，可以按照静力学的方法求出它的弹性模量。
单根碳纳米管的弯曲
在对碳纳米管进行弯曲前，需使它在基体上得到一定程度的固定，这样才能对其进行可控 操作，否则，它就会在针尖的作用下发生移动，或被吸附到针尖上。然后用原子力显微镜观察 基体上碳纳米管的形貌相，在形貌相的基础上选择好合适的区域进行纳米操纵，操纵时，把反 馈关闭，再减小针尖与样品间的距离以增加针尖的压力，按预先确定的操纵方向进行扫描，扫 描结束后，把反馈和针尖的压力恢复到原来水平，重新扫描，再观察操纵后碳纳米管的形貌相。
单根碳纳米管的剪切
直接生成的碳纳米管一般很长，然而中等长度的碳纳米管的应用更为重要，另外，直接生 成的碳纳米管上有晶格缺陷，这都需要将碳纳米管进行剪切，从而得到长度适中、管径分布均 匀、晶格较完整的纳米材料。利用原子力显微镜，可以完成对单根碳纳米管的剪切，但这种方 法效率较低。有人采取化学方法对大量制备的单壁碳纳米管进行切割，方法如下：首先除去单 壁碳纳米管中的球形和无定形碳，将高度缠绕的很长的分子放入浓硫酸和硝酸混合液中，通过 超声振荡进行切割。超声产生的微观气泡在破裂时产生局部高温，在单壁碳纳米管的表面留 下了开口，随后氧化性的酸将进攻缺口，使管子完全断开。利用这种方法切开的碳纳米管的末 端具有大量的竣基功能团，可以通过化学反应将这些官能团与金纳米粒子连接在一起。采用 这种方法很容易将碳纳米管直接组装到分子器件去。
碳纳米管的机械特性
机械特性主要取决于力学性能，碳纳米管具有很好的力学性能。碳纳米管的基本结构主 要由六边形碳环组成，此外还有一些五边形/七边形碳环，特别是在管身弯曲的碳纳米管上，有 更多的五边形/七边形碳环，集中于碳纳米管的弯曲部位，并使两端封闭。在多壁的碳纳米管 的片层之间还存在一定角度的扭曲，称为螺旋角，碳纳米管c - c共价键是自然界最稳定的 键，所以使得碳纳米管具有非常高的力学性能。由于碳纳米管的纳米尺度，直接测量其力学性 能非常困难,研究人员不仅通过各种各样的实验来发现和证明碳纳米管的奇异特性，还通过一 些模拟方法对碳纳米管的一些性质进行预测，最常用的是分子动力学模拟。
碳纳米管的弹性模量
杨氏模量是材料力学性能的基本参数之一，与固体中的原子结合力直接有关。在对碳纳 米管的杨氏模量等弹性性质进行计算时，大量采用经验势函数，弹性模量的大小与碳纳米管的 壁厚有关，若取壁厚等于0. 34 nm时（与石墨之间的层间距相同），计算得到杨氏模量大约在 1 TPa左右，多壁碳纳米管的弹性模量还与管直径有关，直径越小，弹性模量越大。单壁碳纳 米管易形成束状结构，束状碳纳米管的杨氏模量，在有限长度内与金刚石的相当。若采用经典 的力常数模型，计算碳纳米管及碳纳米管束的弹性性质，得到其杨氏模量大约为1 TPa，剪切 模量大约为0. 5 TPa，结果还表明碳纳米管的这些性质和碳纳米管的直径、螺旋角、层数等几 何结构无关。单壁碳纳米管束的弹性性质具有独特的各向异性，在基面方向比较柔软，而在轴 向具有很高的模量.是一种高强度、轻质和柔韧的材料。