石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，是構(gòu)建其他維度碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨）的根本單元。石墨烯具有優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能，可望在高性能納電子器件、復(fù)合材料、場發(fā)射材料、氣體傳感器及能量存儲等范疇取得廣泛應(yīng)用。由于其共同的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的晶體學(xué)質(zhì)量，石墨烯蘊(yùn)含了豐富而新奇的物理現(xiàn)象，為量子電動力學(xué)現(xiàn)象的研討供應(yīng)了理想的平臺，具有重要的理論研討價(jià)值。因此，石墨烯迅速成為材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理范疇近年來的研討熱點(diǎn)之一。
        中國科學(xué)院金屬所沈陽材料科學(xué)國家（聯(lián)合）實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)炭材料部的研討人員在石墨烯的研討方面取得的發(fā)展首要包含以下三個方面。
       可控制備出高質(zhì)量石墨烯。根據(jù)層數(shù)不一樣，石墨烯的電子結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生顯著改變，因此完結(jié)石墨烯層數(shù)的可控制備非常關(guān)鍵。與微機(jī)械剝離和外延生長方法比較，化學(xué)剝離是一種有望完結(jié)石墨烯低成本宏量制備的有用方法，但所制備的石墨烯大多為單層、雙層和多層石墨烯的混合物。基于對化學(xué)剝離方法制備石墨烯過程的剖析，他們提出了使用石墨原料的尺寸與結(jié)晶度不一樣來控制石墨烯層數(shù)的策略，宏量控制制備出單層、雙層和三層占優(yōu)的高質(zhì)量石墨烯，被審稿人認(rèn)為是“石墨烯研討和應(yīng)用的重大發(fā)展”。為了進(jìn)一步前進(jìn)化學(xué)剝離方法制備的石墨烯的質(zhì)量，他們根據(jù)氫電弧放電反響溫度高、可完結(jié)快速加熱及原位復(fù)原的特點(diǎn)，選用電弧加熱脹大解理石墨以去除含氧官能團(tuán)和愈合結(jié)構(gòu)缺陷，從而前進(jìn)了石墨烯的質(zhì)量。較一般快速加熱方法，選用氫電弧方法制備的石墨烯的抗氧化溫度前進(jìn)了近100℃，導(dǎo)電率前進(jìn)了近2個數(shù)量級。
    提出了表征石墨烯結(jié)構(gòu)的新方法。石墨烯表征方法的建立是對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速有用表征、控制制備及應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)。他們在反射率核算的基礎(chǔ)上，引入色度學(xué)空間概念，提出了快速、精確、無損表征石墨烯層數(shù)的總色差方法，解釋了只要在特定基底上石墨烯可見的原因，并使用該方法對基底和光源進(jìn)行了優(yōu)化，提出并實(shí)驗(yàn)證實(shí)了更利于石墨烯光學(xué)表征的基底和光源，前進(jìn)了光學(xué)表征的精度，為石墨烯層數(shù)的快速精確表征、控制制備及物性研討奠定了基礎(chǔ)。
    此外，針對目前石墨烯拉曼光譜信號弱、難以對其精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征的難題，課題組還發(fā)明了一種增強(qiáng)的拉曼散射技能，不只可前進(jìn)石墨烯拉曼光譜的信號強(qiáng)度，并且可取得一般拉曼光譜不能得到的石墨烯的精細(xì)結(jié)構(gòu)特征。