理想的石墨烯二维单晶具有极其优异的力学性能,弹性模量和本征强度可达1TPa和130GPa,在复合材料和纳米电子器件等领域展示出广泛的应用前景。与理想石墨烯单晶相比,采用化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition, CVD)和氧化还原法获取的石墨烯和石墨烯结构材料表现出独特的结构特征,然而目前对其力学行为报道较少,且缺少对石墨烯结构与力学性质关联性的研究。因此,本文利用专用纳米压痕仪以及原子力显微镜纳米压入法分别研究了CVD石墨烯薄膜和氧化还原法制得的石墨烯纸的力学行为,并建立相关分析物理模型解析其力学性能。对于CVD石墨烯薄膜,研究表明膜内存在单层和多层区域,力学响应显著不同。石墨烯对基底有增强作用,多层区的纳米压入结果表明,表面的弹性模量从93GPa提高到201GPa。载荷位移曲线发现单层区域发生深度突变现象,可采用多层石墨烯从上往下生长的生长机制解释。通过原子力显微镜纳米压入法,借助连续介质力学模型,计算出单层区域的弹性模量为1.0TPa。对于氧化还原石墨烯纸,研究表明热还原前的氧化石墨烯的载荷-位移曲线光滑,且循环稳定性高。热还原后其循环稳定性显著下降,材料内部出现明显裂纹,弹性模量约为4.8GPa,远低于还原前的28.8GPa。通过分子动力学计算层间结合能,表明石墨烯层片间氢键在高温下被破坏,导致力学性能降低。