题目：液相剥离石墨烯的力学原理及改性剂对石墨烯产率的影响研究

石墨烯是一种由碳原子以共价键相连而成的二维蜂窝结构单层原子厚的新型纳米材料。自从其在2004年被发现以来，凭借着优良的机械、电学、热学特性，受到了科学家们的广泛持续关注。随着研究的深入，其潜在应用领域被不断发掘，与此同时，低成本、高效率、环保的制备方法成为了限制其大规模工业化应用的瓶颈。

在目前众多的石墨烯制备方法之中，改性剂辅助的石墨烯液相剥离方法以其简单、高效、非氧化、水溶液等优点，已成为石墨烯制备的重要方法之一。本文采用实验、计算与理论相结合的方法，研究了液相剥离法制备石墨烯的力学机理，提出了改进液相剥离石墨烯产率的方法并进行合理解释。主要的研究工作包括如下四个部分：

（1）对国外液相剥离石墨烯的研究现状进行了总结和归纳，分析了在Coleman等人研究基础上的各种改进方法的优劣。对液相剥离石墨烯中的有机溶剂法、改性剂法和聚合物法进行了深入的探讨。总结了石墨烯表征的各种方法及其作用。讨论了石墨烯的特性、应用范围、以及制备方法的进展。

（2）利用超声空化装置开展了改性剂辅助下的石墨烯的液相剥离，分析了同浓度的改性剂对石墨烯最终产率的影响，并用胶体理论对实验结果进行了合理解释。并通过原子力显微镜，透射电子显微镜，Raman光谱仪等表征手段验证了所制备石墨烯的优良品质。

（3）发明一种提高液相剥离石墨烯浓度的新方法。通过在改性剂-石墨-水多相体中加入有机溶剂乙醇，成功地使石墨烯溶液浓度提高了约3倍。在Coleman的石墨烯液相剥离的混合焓理论的基础上，建立了新的混合焓模型，成功地解释了此现象；并预测了加入其它有机溶剂提高产率的可行性。

（4）通过分子动力学模拟方法，计算了石墨烯在无介质空间的杨氏模量，并进行了弛豫处理。在此基础上分析了石墨片剥离过程中的各种作用力，对横向剪切力与正应力剥离效果进行了比较，找到了剥离过程的主要作用力。

本文通过研究改性剂辅助的液相剥离方法，制备出了石墨烯，并对其进行表征，且在前人基础上提出了改进方案，通过建立混合焓模型等方法对改进方案进行了合理解释；同时通过分子动力学模拟的方法对剥离力进行了定量分析。此项工作可以为大规模、高效、低成本、绿色制备石墨烯提供一种新的技术途径，将会加速石墨烯在工业领域尤其是电化学领域的应用步伐，为社会创造价值。