在碳納米管上負載納米粒子得到了廣泛的關注和研究，這種新型的納米結構也已經在生物醫(yī)藥、催化、傳感器的領域取得了一定的進展。相對于碳納米管，石墨烯具有相似的穩(wěn)定的物理性質，但是具有更高的比表面積，因此，在石墨烯上負載納米粒子同樣有希望得到新的納米結構，并改變其物理特性而產生更為豐富的功能與應用。除與納米粒子復合外，石墨烯與其他碳基納米材料也可復合組裝形成復合材料。Liu等人通過共價連接的方法制備了石墨烯/富勒烯復合材料，發(fā)現富勒烯修飾后的石墨烯非線性光學性能得到了顯著提高。Yang等人將碳納米管與石墨烯混合制備了一種新型的超級電容器，發(fā)現當石墨烯含量為90%時比電容高達326.5F/g。同時，許多課題組也證明石墨烯/碳納米管復合材料在制備透明導電薄膜方面的優(yōu)勢，他們發(fā)現石墨烯與碳納米管混合后制備的導電薄膜在性能上要優(yōu)于單一組分的導電薄膜。超級銅具有優(yōu)異的高頻性能，強磁場下交流（頻率約1MHz）等效電阻，相比純銅低20%以上。上海合成石墨烯復合材料類型

還原石墨烯以及改性的石墨烯已經被用在藥物載體、活細胞成像、生物分子檢測等生物領域[50]。相比于碳納米管，石墨烯基材料在生物領域的應用有著明顯的優(yōu)勢。首先，它不含金屬催化劑等雜質，因此不會對細胞產生生物應激。其次，改性的石墨烯的分散不需要表面活性劑而且具有更好的水溶性。再次，石墨烯極高的比表面積能使載藥量**提高。改性石墨烯同樣也被用在一些生物器件上，檢測生物細胞以及生物分子。它能作為界面對單個細菌進行識別，也能作為無標記，可逆DNA檢測器，或是作為一種極性特定的分子晶體吸附蛋白質/DNA[123]。石墨烯復合材料研發(fā)常州第六元素氧化石墨(烯)產能達到1400噸/年，石墨烯粉產能達到100噸/年。

材料的結晶無疑與材料的性能和應用息息相關65。將氧化石墨烯與結晶材料復合，進而進行材料結晶過程的定向調整，可以實現材料性能的有效提升66。例如通過差熱法研究發(fā)現，氧化石墨烯的負載量在不斷的提升的同時，聚合物類氧化石墨烯的結晶現象也得到了有效的緩解。隨著溫度的不斷降低，與原材料相比，氧化石墨烯聚合物復合材料的結晶速度變得緩慢。與此同時，材料的基本結構并沒有隨著溫度的降低而發(fā)生明顯的改變。由此可見，一些氧化石墨烯聚合物復合材料可以被應用于各種低溫環(huán)境當中，實現耐低溫材料的更加廣泛的應用。

石墨烯（graphene）是近幾年來發(fā)展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發(fā)現以來，石墨烯在化學、物理、材料、電子等各個領域顯示了廣闊的應用前景。尤其是它極高的機械強度，出色的導電和導熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機納米填料來制備聚合物復合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規(guī)模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優(yōu)化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學界及工業(yè)界尚待解決的難題。本學位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現了對石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復合材料，這些材料在航空、運輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應用價值。石墨烯抗靜電阻燃復合材料具備優(yōu)異的抗靜電性能和阻燃性能。

由于石墨烯獨特的電子結構及良好的導電性，因此石墨烯很有可能成為組成納米電子器件的比較好材料。目前研究**為***也是**熱門的課題之一就是制備基于石墨烯的透明導電薄膜以代替昂貴的氧化銦錫（ITO）電極。由于氧化石墨烯可大規(guī)模生產并且可加工性極好，所以以氧化石墨烯為原料制備石墨烯透明導電薄膜是一種重要的制備手段。在這種方法中，首先通過旋涂、浸涂、真空抽濾、LB組裝等方法做成氧化石墨烯薄膜，再通過化學還原或者熱還原的方法將氧化石墨烯薄膜還原成為石墨烯薄膜[116]。科學家們也開發(fā)出了其他一些利用石墨烯或者還原石墨烯的分散液制備透明導電薄膜的方法。比如，Li等人在還原氧化石墨烯之前先將體系的pH值調至10得到穩(wěn)定的石墨烯分散液，再通過噴涂的方法得到了透明導電薄膜[99]。Dai課題組用―熱膨脹-插層-剝離‖得到的石墨烯分散液為原料，利用LB組裝的方法得到了石墨烯透明導電薄膜，這種薄膜的薄膜電阻為8kΩ/sq，而可見光區(qū)的透過率為83%[113]。Biswas等人利用在水/氯仿這種二元體系的界面自組裝的方法得到了電阻為100Ω/sq，可見光透過率為70%的導電薄膜[117]。Coleman課題組將在有機溶劑中直接超聲剝離的石墨烯進行抽濾成膜，得到了電阻約為3kΩ/sq。氧化石墨易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。云南導熱石墨烯復合材料研發(fā)

氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性，樣品單層率＞90%，產品經輕微攪拌就可與水相互溶。上海合成石墨烯復合材料類型

用油胺與十八胺對GO進行改性，然后將其與丁苯橡膠（SBR）溶液混合均勻，然后共凝聚制得改性GO-SBR復合材料。無論在玻璃態(tài)和橡膠態(tài)，改性的GO-SBR與純GO-SBR相比儲能模量均大幅提高；25°C時，7wt.%油胺改性GO和7wt.%十八胺改性GO分別使橡膠儲能模量提高了67%和39%。這其中主要的原因是胺基改性的GO相比于純GO在SBR中分散性更好，且與橡膠界面作用更強。兩種胺之間的性能區(qū)別主要是油胺含有雙鍵，在硫化過程中可以與橡膠交聯，從而進一步提高橡膠性能43。同樣的現象在丁二烯-苯乙烯-乙烯基吡啶橡膠（VPR）中也被觀察到。在VPR中添加3.6vol.%的胺基改性GO，可以使復合材料的玻璃態(tài)模量提高21倍，橡膠態(tài)模量提高7.5倍，拉伸強度提高3.5倍上海合成石墨烯復合材料類型