石墨烯是一种由碳原子以sp~2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,由于具有非凡的物理与化学性质受到了广泛的关注。目前,最常用的制备石墨烯的方法是化学气相沉积法,通过不断地进行参数优化,石墨烯的制备效果得到了不断提升,但是针对石墨烯生长的微观机理的研究仍然较少。石墨烯的应用研究主要集中在光电领域,但是当石墨烯作为一种薄膜涂层应用于不锈钢表面时,其表面特性就显得尤为重要,而润湿性作为石墨烯最重要的表面特性之一,对不锈钢的防腐具有重要的影响。首先,本文建立了石墨烯在铜(111)晶面上沉积的初始模型,通过分子动力学的模拟方法研究了石墨烯的微观生长机理,并探究了温度以及碳沉积速率对石墨烯质量的影响。研究结果表明:碳原子在铜(111)晶面上经历了碳的二元体和三元体、碳链以及碳环三种状态,每种状态之间都存在能量障碍,温度对石墨烯的影响主要体现在石墨烯的缺陷以及表面粗糙度两个方面,碳沉积速率通过影响石墨烯的成核密度而影响石墨烯表面的缺陷。其次,本文根据固体表面润湿理论建立了水滴在凹槽微结构下的两种润湿方程,并建立了石墨烯的润湿模型,通过分子动力学的模拟方法研究了石墨烯的润湿特性,得出了石墨烯具有弱疏水性的结论。在此基础之上,建立了不锈钢基底石墨烯的润湿模型,研究了石墨烯在凹槽微结构基底上的疏水特性,从相互作用能的角度分析了凹槽微结构对石墨烯疏水特性的影响。研究结果表明凹槽微结构的深度、宽度与间距能够改变凹槽微结构与石墨烯与水滴的相互作用能,从而影响石墨烯的疏水特性。最后,本文进行了不锈钢基底石墨烯疏水特性的实验研究。使用化学气相沉积法制备石墨烯,探究了铜箔的厚度对制备的石墨烯质量的影响。通过PMMA辅助的转移方法,将石墨烯转移至不锈钢表面,研究了PMMA的固化温度对石墨烯转移效果的影响。使用纳秒激光设备在不锈钢表面加工了不同深度、宽度和间距的凹槽微结构。将石墨烯转移至已加工的凹槽微结构表面后,使用接触角测量仪测量表面的接触角,揭示凹槽微结构的结构参数对表面石墨烯的疏水特性影响规律。