随着当今社会信息化的迅猛发展,对集成电路和微/纳器件的性能提出了更高的要求。电子器件在服役过程中承受机械和循环疲劳载荷,其力学性能的优劣制约着金属互连线长期服役可靠性。而石墨烯因其具有优异的电学、热学和理化性能,近年来已成为材料科学领域的研究热点。高质量石墨烯薄膜对微/纳器件金属互连线力学性能是否有影响,以及作用机理尚有待探究。本研究以退火态多晶纯铜箔作为研究对象,采用化学气相沉积法,在铜箔表面生长高质量单层石墨烯,获得覆石墨烯的铜箔样品。退火铜箔和覆石墨烯铜箔的纳米压痕实验发现:退火纯铜的塑性应变突发现象,而覆石墨烯纯铜此现象并不明显;与退火纯铜相比,覆石墨烯纯铜的杨氏模量和硬度显著提高;在纳米压痕测试中,石墨烯能够对其生长基底纯铜的变形恢复产生影响。通过对退火铜箔和覆石墨烯铜箔两种样品进行静载荷拉伸试验,结果表明,退火铜箔表面更为粗糙,覆石墨烯铜箔表面较为平坦;覆石墨烯铜箔屈服强度和抗拉强度显著高于退火铜箔。铜箔表面生长的石墨烯可以有效提高铜箔的拉伸性能。对比研究退火铜箔和覆石墨烯铜箔两种样品疲劳性能发现,铜箔表面生长石墨烯能有效阻碍材料表面疲劳挤出/侵入的形成,抑制了铜中不可逆位错运动引起的循环应变局部化,进而明显提高铜箔的疲劳寿命。通过对退火纯铜和覆石墨烯纯铜两种样品的表面损伤形貌及位错结构观察与表征分析,研究了两种样品的疲劳损伤特征,探讨了石墨烯作为材料表面强化涂层的可能性及作用机理。