图1-2：SiC外延法制石墨烯示意图。上层为Si原子升华后所得单层石墨烯。

1。2。5化学法

目前来说，化学法制备石墨烯主要有两种途径：一是石墨直接嵌入膨胀法；二是化学氧化还原法，即先通过氧化途径将石墨片氧化成石墨烯的前驱体氧化石墨烯，然后再通过还原的方法将其还原成石墨烯。

石墨直接嵌入膨胀法实际上是通过嵌入其他离子到碳层间隙，通过降低或者破坏碳原子之间的范德华力，然后通过其他手段（如超声）将碳层分开，得到石墨烯。2012年，Hung等人通过电化学的方法将Li+离子成功嵌入石墨片层之间，从而使石墨膨胀，此后在水溶液的环境中通过超声将其剥离。此过程中的超声不仅可以促使石墨片的剥离，还可以促进得到大面积单层石墨烯。因为在此条件下，间隙中的锂化物会与水反应生成氢气，氢气则促进了石墨片的进一步剥离。该方法制得的石墨烯质量非常高，缺陷极少，晶格完整度在很大程度上被保存[8]。

氧化还原法的原材料是鳞片状的石墨粉以及强氧化性物质。利用强氧化性化合物如浓硫酸、硝酸或者高锰酸钾将石墨粉氧化，得到石墨烯的前驱体氧化石墨烯（GO），然后利用还原剂将其还原，制得石墨烯。目前，使用较多的是Brodie和Hummers氧化法制备氧化石墨烯，并根据实际情况加以改良，比如说在后期还原过程中放弃有毒的强还原剂而使用无毒的弱还原剂，如硼氢化钠、维生素C等，或者使用电化学的方法进行还原，避免了对环境的污染以及还原剂的使用。目前，化学氧化还原法制备石墨烯是应用最广泛的方法，其生产方法简单，设备要求简单，适合大规模生产，但由于在化学反应过程中氧化石墨烯或者石墨烯部分结构被破坏，从而导致最后的成品质量较低。

1。3石墨烯的性能

材料学者认为，微观结构决定了宏观性能，宏观性能又反映了微观结构。石墨烯具有特殊的二维微观结构，因此具有诸多优异的性能。

1。3。1电学性能

石墨烯中的碳原子在排列上呈现出蜂巢式结构，该结构决定了其具有良好的电学性能。石墨烯中的电子在轨道中运动时不会因为晶格缺陷或者引入外来原子发生散射。此外，石墨烯中原子间作用力大，在常温下，即使周围碳原子发生碰撞，石墨烯中的电子也基本不受影响。石墨烯的最大特性就是其中电子运动速度快，达到光速的1/300，极大超过了电子在一般导体中的移动速度。这使得石墨烯中的电子与相对论中的中微子性能十分相似。电子传输测量结果表明，在室温条件下，石墨烯中的电子迁移率达到了15000cm2/vs之高。室温条件下，石墨烯的电阻率比银略低，因此认为其实最优的导体[9]。基于石墨烯友谊的电学性能，使其成为PC制造所需关键元件的理想材料。文献综述

1。3。2机械性能

石墨烯在外力作用下仍然保持高的稳定性，因此其具有良好的机械性能。由于其具有二维平面结构，所以石墨烯被看做是世界上最薄的材料。此外，石墨烯也被学者认为是硬度超过金刚石的材料。实验数据表明，石墨烯的强度达到130GP之高。此外，在100纳米的距离上，要使石墨烯产生裂纹，则需要2。9毫牛的力才能达到这样的效果[10]。换句话说，要使1微米的石墨烯断裂，则需要施加55牛的力。除此之外，由实验测得石墨烯的杨氏模量达到1100GP，是钢铁材料的十倍之多。石墨烯良好的机械性能，使得石墨烯有望应用在一些需要高强度同时降低重量的领域，比如说航天航空业、武器装备制造等。此外，据学者估计，如果将石墨烯制成手提袋，则其可以承受2吨重的物品而不发生破裂[11]，其优异的机械性能让人叹为观止。