石墨烯作为一种拥有优异的力学、光学、电学等性能的二维材料,在柔性电子器件领域具有极高的研究价值,其中石墨烯的力学性质方面的研究更是保证石墨烯电子器件可靠性的基础。目前,受限于石墨烯只有单原子层厚度的影响,对石墨烯的力学性质的研究更多的采用数值模拟的方法,而实验方面的研究相对较少。本论文基于拉曼光谱及其扫描技术对石墨烯的面内断裂性能及界面剪切行为这两种具有代表性的力学性质进行了研究,主要创新点如下:（1）提出了一种原位表征石墨烯中裂纹扩展及断裂韧性的方法。利用化学气相沉积法（Chemical vapor deposition,CVD）制备具有预设裂纹的石墨烯:通过精细调控时间参数在多个石墨烯晶畴生长至连成一整片单层薄膜前停止,留下的狭窄的间隙即裂纹,从而得到具有预设裂纹的石墨烯样品。由于石墨烯的拉曼特征峰对应变敏感,因此拉曼光谱可以成为石墨烯裂纹尖端应变场的检测手段。本实验首次观察到了石墨烯中裂纹的动态扩展过程,首次完全基于实验数据求解了石墨烯的断裂韧性,首次验证了经典Griffith断裂理论在单原子层材料中的适用性。利用拉曼光谱技术得到了石墨烯中裂纹尖端的应力场奇性分布,求得石墨烯的断裂韧性为K_c=6.1±0.6 MPam（1/2）或G_c=37.4±6.7 J/m²,这与已有的实验以及数值模拟结果一致。（2）提出了一种利用同位素标记技术研究双层石墨烯的界面剪切行为的方法。利用CVD技术生长同位素标记的双层石墨烯:利用¹²C甲烷先生长一层石墨烯,然后切换到¹³C甲烷,继续生长一层单晶石墨烯,从而得到同位素标记的双层石墨烯。由于同位素石墨烯具有不同的拉曼特征峰,对拉曼特征峰进行分析以得到双层石墨烯受拉伸时任一层石墨烯的应力应变分布,并基于此分析双层石墨烯的界面剪切行为。本实验发现了双层石墨烯界面剪切行为的新模式,并以此开发了重黏附模型来描述其行为:双层石墨烯受拉伸载荷时应变分布与已有的剪滞模型相符,当超过极限载荷时,双层石墨烯从边缘处开始脱粘并随着载荷增大扩展至整个界面,脱粘处上层石墨烯发生回弹且界面处传递的应力急剧减小至某一不为零的值,回弹后上下层石墨烯重新黏附但重新黏附后的界面传递应力能力明显减弱。实验发现了双层石墨烯的界面剪切强度存在尺寸效应,该效应来源于双层石墨烯的边缘效应,并通过实验数据得到不受边缘效应影响的界面剪切强度为0.015 MPa,这与已有数据相符。分子动力学（Molecular dynamics,MD）模拟结果验证了重黏附模型,并解释了该边缘效应来源于双层石墨烯受拉伸时边缘处发生相对旋转引起的晶格错配。这些结果对石墨烯的面内断裂性能和双层石墨烯的界面剪切行为提供了深刻的见解,这对石墨烯电子器件的实际应用具有重要意义。而且我们相信这些简单易操作的方法对其他二维材料的相关性质研究具有指导意义。