石墨烯是一种六边形平面结构的单层晶体，其中它的碳原子通过碳碳双键而两 两结合而成，因此在结构和化学方面具有非同一般的稳定性，与此同时，单层石墨 烯的两个表面都能与一些其他的官能团参加反应，从而具有多方面的化学活性。因 为石墨烯的碳链骨架具有相当强的化学稳定性，而它的边缘地带和缺失地带恰好容 易被活化，因此科学家以此为突破口进行一系列的实验来挖掘石墨烯的奥秘。

由于石墨烯具有的正六边形结构和科研工作者熟知的苯环结构有互通的地方， 科研人员猜想它和聚合物的复合能力会怎么样，经过研究发现，不但是聚合物，就 是有些无机物也能比较完美的和石墨烯进行复合，再经过对复合产物的表征发现， 石墨烯的导电性，导热性，机械强度都有不同程度的提高。具有超高电导率和极强载流子迀移率石墨烯具有类似于有机分子的共轭结构[6]，使得有机物能和石墨烯很好的混合，当石墨烯层两侧被某些官能团占据，形成的体系很容易被分离。因此这种概念也被运用到制备石墨烯的主要方法上。

1。2。2  石墨烯的物理性能

（1）强度性能 经科学家研究所得，石墨烯的莫氏硬度比同是由碳构成的金刚石还高，由于石墨烯的碳原子的临近电子主要是在平面上围绕着中心的碳原子运动的，但是在轴方 向的两侧却没有电子，碳原子的原子核在轴向两侧没有了电子的包裹，光秃秃的裸 露在外面，当外界有物质对它进行冲击时，直接与石墨烯的碳原子核相接触，致使 受到的力被六原网状结构的碳原子分散了，因此它的表面具有非常高的强度。相较 而下，石墨由于每一层都是石墨烯构成，但是层与层之间只有纵向力，没有横向力， 当它受力时容易发生横向滑动。

来自哥伦比亚大学的研究者能更好更充分的对石墨烯的机械性能做出更为精 准的测量，他们把一些通过筛选好的直径大约在 10-20μm 的石墨烯粒子放在表面 有直径大约在 1-1。5μm 左右的微孔晶体板上，然后利用金刚石探针加压来更精确的 测得石墨烯的承压能力[7],实验表明，石墨烯的弹性模量约为 1Tpa,抗拉强度有 180GPa。这也很好的说明为什么石墨烯同时兼具高硬度和优良的韧性。再者，石墨 烯的键长仅为 1。42 Å 也因此它具有非常稳定的结构。

当在内部原子连接较为紧密的石墨烯表面施加一定外力，处于它之中的碳原子 就会利用弯曲来抵消这外力，而不需要通过其他原子重排等方法，因此石墨烯即使 在外力的影响之下也能保持较好的结构稳定性，而稳定的结构也给石墨烯带来了优 良的导热性。电子在石墨烯的内部传导时，由于其拥有较强的原子作用力，因此即 使石墨烯的结构遭到破坏也不会直接影响到其中电子的传导，科研人员发现当石墨 烯样品微粒即将碎裂时，它们每 100  nm  距离上的最大压力承受值接近于 2。9   μN[8]。经过相关的研究计算，我们可以得出，如果要让 1 米左右长的石墨烯碎裂， 我们要施加的力最小为 55N。也就是说普通熟料袋厚度（近似于 100nm）的石墨烯可 以经受住 2T 左右的重物。

（2）电学性能 金属因为对外层电子的束缚力不够，导致了外层电子的离位，当外层电子离位

时，便在原来的地方产生空穴，这些空穴使得其他电子经过时发生散射，这样原本的金属的晶格结构被破坏，使电子的定向移动受到干扰。石墨烯由于其具有较高的 电子迁移率，接近光速的三百分之一，而且电子迁移率为常数，一般都不会发生变 化，电子迁移率与动能，温度基本没有关联。此外，石墨烯的电子遵循相对论的狄 拉克规律，而且在室温条件下可以观测到石墨烯的量子霍尔效应