石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結構的一種碳質新材料，是構建其他維度碳質材料（如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨）的根本單元。石墨烯具有優異的電學、熱學和力學性能，可望在高性能納電子器件、復合材料、場發射材料、氣體傳感器及能量存儲等范疇取得廣泛應用。由于其共同的二維結構和優異的晶體學質量，石墨烯蘊含了豐富而新奇的物理現象，為量子電動力學現象的研討供應了理想的平臺，具有重要的理論研討價值。因此，石墨烯迅速成為材料科學和凝聚態物理范疇近年來的研討熱點之一。
        中國科學院金屬所沈陽材料科學國家（聯合）實驗室先進炭材料部的研討人員在石墨烯的研討方面取得的發展首要包含以下三個方面。
       可控制備出高質量石墨烯。根據層數不一樣，石墨烯的電子結構會產生顯著改變，因此完結石墨烯層數的可控制備非常關鍵。與微機械剝離和外延生長方法比較，化學剝離是一種有望完結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晶度不一樣來控制石墨烯層數的策略，宏量控制制備出單層、雙層和三層占優的高質量石墨烯，被審稿人認為是“石墨烯研討和應用的重大發展”。為了進一步前進化學剝離方法制備的石墨烯的質量，他們根據氫電弧放電反響溫度高、可完結快速加熱及原位復原的特點，選用電弧加熱脹大解理石墨以去除含氧官能團和愈合結構缺陷，從而前進了石墨烯的質量。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了近100℃，導電率前進了近2個數量級。
    提出了表征石墨烯結構的新方法。石墨烯表征方法的建立是對其結構進行快速有用表征、控制制備及應用的前提和基礎。他們在反射率核算的基礎上，引入色度學空間概念，提出了快速、精確、無損表征石墨烯層數的總色差方法，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行了優化，提出并實驗證實了更利于石墨烯光學表征的基底和光源，前進了光學表征的精度，為石墨烯層數的快速精確表征、控制制備及物性研討奠定了基礎。
    此外，針對目前石墨烯拉曼光譜信號弱、難以對其精細結構進行表征的難題，課題組還發明了一種增強的拉曼散射技能，不只可前進石墨烯拉曼光譜的信號強度，并且可取得一般拉曼光譜不能得到的石墨烯的精細結構特征。