由于石墨烯在热学、力学、电学等方面都具有优异性能,在众多领域拥有非常广阔的应用前景,是科研工作者的研究热点。但是阻碍石墨烯广泛应用的重要问题是:石墨烯的制备、分散和稳定存在。自石墨烯发现以来,已经产生很多石墨烯的制备方法,比如化学气相沉积法、氧化还原法、外延生长法等等,但是这些制备方法都存在一定的不足,如重复性差,制备条件苛刻,生产规模小等。本文采用高热流密度激励的方法,首先研究石墨烯在水中的运动现象,为研究石墨烯剥离进行铺垫;然后建立石墨烯和水混合体系,探究不同热流密度和石墨烯片层间距下石墨烯在水中的剥离规律。由于高热流密度激励温度极高,作用时间非常短,而且石墨烯导热系数高,能够产生爆炸沸腾,推动石墨烯片层运动,所以本文采用分子动力学模拟为研究方法,用高温代替高热流密度对石墨烯和水混合体系进行激励,探究石墨烯在水的剥离过程与机理。本文主要开展了以下研究工作:第一部分是研究热激励下石墨烯在水中的运动规律。建立纯水模型和石墨烯与水混合的模型,热激励温度1000K下进行模拟。最后分析体系的密度、原子和温度、压力分布,得出以下结论:石墨烯能加快热量传递,使水分子获得较大动能,沸腾更加深入,热量分布更加均匀。在超高温热激励下,石墨烯在水中能够被剥离。第二部分是研究不同热激励下石墨烯在水中的剥离规律。石墨烯片层间距为3.35 A,三个热激励温度分别为373 K、773 K和1000 K。研究了体系平均力势、均方位移、压力分布,温度分布和原子分布,得出以下结论:温度越高,石墨烯的拉伸能量壁垒越小,即两层石墨烯间作用力越小,石墨烯分离趋势越大。热激励温度为773 K时的分散效果最好,其次是373 K、1000 K。计算温度、压力和原子分布发现,热激励温度为1000 K时,温度很高,爆炸性沸腾很剧烈,使底部水分子团聚,来不及相变就被向上推动,773 K时,石墨烯被剥离运动最远,其次是 373 K、1000 K。第三部分是研究不同片层间距的石墨烯在水中的剥离规律。热激励温度为1000K,片层间距分别为3.35 A、6 A和10A。研究了体系平均力势、均方位移、压力分布,温度分布和原子分布,得出以下结论:石墨烯片层间距越大,石墨烯的拉伸能量壁垒越小,即两层石墨烯间作用力越小,石墨烯分离趋势越大。从最终时刻的原子分布发现,石墨烯片层间距为10 A时的剥离效果最好,其次是6 A、3.35 A。计算均方位移可以看出,最终时刻时石墨烯片层间距为10 A时均方位移最大,其次是3.35 A、6A。结合温度和压力分布发现,石墨烯间距为3.35 A时的水分子沸腾快,分散快,所以其均方位移较大,但是随着热激励时间的增长,石墨烯片层间距为6 A和10 A时的水不断沸腾,以及石墨烯分散开,其均方位移不断增大。