石墨烯因其独特的结构和各方面优异的性能,被认为是新一代电子器件中最具应用潜力的材料。近年来,关于石墨烯机械性能的研究不断深入,人们已从过去通过碳纳米管的机械性能推断平面石墨烯薄膜的机械性能发展到应用各种理论模型及实验方法来测试这种薄膜材料的机械特性。但目前由于方法的差异及微观操作的困难性,其机械性能尚无统一定论,且研究结果也是各有差异。因此,研究石墨烯薄膜材料的机械性能十分必要,不仅是对其机械性能的客观认识,也为其今后在电子信息产品和微／纳机电系统(M/NEMS)等应用中提供理论计算依据,如计算产品工作性能,预估使用寿命等。本文总结了近年来国内外应用于测试石墨烯等薄膜材料机械性质的测试方法,综合考虑了各种方法的优缺点结合本实验室的条件,选取了其中一种最为合适的测试方法对石墨烯的机械性能进行了研究。本文基于原子力显微镜纳米压痕技术研究了机械剥离法制备的石墨烯的机械性能。研究发现随着加载载荷的增加,单层石墨烯的弹性模量(杨氏模量)值呈现三个阶段,不完全弹性变形阶段,弹性变形阶段,塑性变形阶段。第一个阶段是由于石墨烯悬浮在孔上存在的微小褶皱引起的,这一阶段薄膜的变形部分是自然拉伸变形,部分是弹性变形,第二个阶段是完全弹性变形,这个阶段所测得的杨氏模量值呈现稳定趋势,最后变形增加直至破裂。所以第二阶段的测试值可以用来提取石墨烯弹性模量的真实值。在对石墨烯弹性模量的研究中,探究了层数对其的影响,结果表明单层,双层,四层石墨烯的弹性模量值均趋于一致,即它们有着相同的强度,并与体态石墨的弹性模量值相近,这揭示了石墨烯层间作用力非常强,几乎不存在层间滑动现象。此外,还探究了温度对单层石墨烯机械性能的影响,实验发现随着温度的升高,石墨烯的弹性模量下降,综合分析了边界滑动的可能性以及小孔内空气的影响,从分子动力学的角度推测随着温度的升高,石墨烯内部原子受热扰动,材料整体呈现出一种变软的趋势。在对石墨烯摩擦性能的研究中,主要探究了有基底支撑的单双层石墨烯的摩擦性能和悬浮状态下的单双层石墨烯的摩擦性能。研究表明有基底支撑的单层石墨烯摩擦力最小,小于有基底支撑的双层石墨烯和悬浮状态下的单双层石墨烯,而悬浮状态下单双层石墨烯的摩擦力无明显差别。