碳纳米管（CNT）薄膜以其低密度、优异的柔韧性以及高的比强度、比模量，在新一代的防护装备研制中有重要的应用价值。本文主要通过多尺度实验测试及粗粒化分子动力学模拟（CGMD）等方法，对碳纳米管薄膜的动态力学性能进行了研究。主要研究内容包括：

（1）利用静载拉伸试验机、小型霍普金森拉杆，得到了不同应变率下CNT薄膜的拉伸强度特征。拉伸后CNT薄膜断口的CNT纤维出现被拉直和断裂破坏特征。在拉伸载荷下CNT薄膜的强度与薄膜厚度没有明显的关系，但是表现出明显的应变率强化效应。准静态拉伸强度约为62MPa；应变率在1000s^-1时，拉伸强度约为96MPa；应变率在2000s^-1时，拉伸强度约为116MPa。

（2）开展了强激光驱动微颗粒冲击条件下，CNT薄膜冲击防护性能的研究。发现CNT薄膜通过范德华界面失效及CNT纤维的重取向展现出超高的比吸能。当冲击速度在120~200m/s时，CNT薄膜的比吸能随冲击速度的增加而增加，比吸能范围为0.62~2.93MJ/kg，远高于其他传统的防护材料。在较低冲击速度下，比吸能随厚度的增加而增加；在较高冲击速度下，比吸能随厚度的增加而减小，表现出异常厚度依赖性。

（3）建立了CGMD模型，来研究CNT薄膜的速度与厚度相关的吸能行为与机制。计算得到的比吸能随冲击速度、薄膜厚度的变化关系与实验观察的结果一致。通过分析冲击过程中CNT薄膜的能量耗散模式、变形过程以及动能影响范围，证明了动能主导厚度相关的耗能模式转变。在较高冲击速度下，由于CNT薄膜表面发生冲塞破坏而相对降低了材料的比吸能，解释了尺寸效应的转变机制。