石墨烯是由碳原子通过sp2杂化构成的二维晶体，它的蜂窝状网络结构是构建其它维数碳质材料的基本单元。研究发现，石墨烯具有优异的力学性能，它是目前已知材料中强度和弹性模量最高的晶体结构。C. Lee等人在2008年利用AFM探针对悬浮的石墨烯片层（机械剥离法）进行压痕实验，通过载荷-位移曲线等参数计算出其抗拉强度和弹性模量分别为125GPa和1.1TPa （Science, 2008，321，385）。

但对于化学剥离法制备的石墨烯材料，由于其表面存在缺陷和含氧官能团，其力学性能肯定会受到影响。同时，对于化学剥离法制备的石墨烯而言，很难通过拉曼光谱和AFM判断其层数。因此，对其力学性能和层数的探究，具有重要意义。

纳米压痕技术，是近些年发展起来的一种测试和分析材料在微纳米尺度力学性能的重要方法。它可以在压痕过程连续测量载荷和位移值从而得到载荷位移曲线，其中载荷和位移的精确度分别达到1纳牛和0.1纳米。纳米压痕采用连续刚度测量技术（continuous stiffness measurement），其原理是将一相对较高频率的简谐力叠加在准静态的加载信号上，这样就可以得到载荷位移曲线中任意一点的接触刚度。对于薄膜材料而言，可以在不分离薄膜与基底材料的情况下直接得到其力学性能。由于石墨烯具有很高的强度和弹性模量，其对纳米压痕所施加的压应力应该有明显的响应。

武汉大学物理科学与技术学院潘春旭课题组利用纳米压痕技术对位于Si基体（285 nm SiO2）上不同层数的石墨烯片层施加压应力，通过测量石墨烯对纳米压痕的响应，同时获得化学剥离法石墨烯的力学性能和层数信息。

上图分别为利用纳米压痕仪得到的不同层数石墨烯片层的硬度位移曲线、弹性模量位移曲线、连续刚度曲线和载荷位移曲线。从这些结果可以看出：

1）在压入深度约为0 ~ 10 nm范围内，硬度、弹性模量位移曲线中均出现一个峰值，可以认为最大峰值对应的是不同层数石墨烯的硬度和弹性模量值，但由于石墨烯片层的厚度非常小，在压头的压入过程中，SiO₂基底的影响不可忽视。通过修正可以看出化学剥离法制备的单层石墨烯弹性模量约为0.89 TPa。见下表。