第2章

机械剥离法

自上而下的剥离方法是以石墨为原料剥离制备少层石墨烯。机械剥离法就是自上而下法中重要的一种。在这个过程中，石墨烯由大片石墨逐层剥离得到。剥离过程中需要克服的阻力主要是相邻石墨烯片层间的范德瓦尔斯力。一般来说，实现成功剥离需要的辅助力主要有两种，分别是法向力和横向力。其中，法向力主要用来克服石墨烯层间范德瓦尔斯力，如利用透明胶带的微机械剥离法；另外石墨还存在横向自润滑能力，因此还可以施加一种横向力，使得相邻两个片层之间发生相对运动，实现制备石墨烯的目的。图2-1显示了这两种剥离石墨烯的辅助力。至今所报道的石墨烯剥离技术大都是以这两条路线为前提条件。因此，通过优化这两种施加力，就有机会得到高质量的石墨烯。

图2-1　两种实现石墨烯剥离的辅助力以及剥离过程中伴随的石墨破碎过程

图2-1还显示了在剥离过程中伴随着的大颗粒石墨的破碎过程。这种碎裂效应是一把双刃剑。一方面，它减小了石墨烯的横向尺寸，增加了石墨烯的边缘缺陷；另一方面，它可以促进剥离，相较于尺寸较大的石墨薄片，尺寸小的颗粒更容易被剥离。在以下部分中阐述了以法向力和横向力为前提的几种机械剥离技术。