石墨烯（graphene）是近幾年來發展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發現以來，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、生物醫藥等方面具有潛在的應用價值。 氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。江蘇新型石墨烯復合材料圖片

石墨烯先和聚合物單體或者預聚物混合均勻，有時候也可以在合適的溶劑中混合，然后進行聚合反應。化學改性或者還原的氧化石墨烯表面含有或殘留一些官能團，這些官能團能直接與聚合物共價連接，也能作為反應點對石墨烯進行進一步的改性，比如利用ATRP共價接枝上聚合物鏈[138,159]。目前報道的利用原位聚合法制備的復合材料包括聚氨酯[160]、聚苯乙烯[161]、聚甲基丙烯酸甲酯[162]、環氧樹脂[163,164]、聚硅氧烷[140]等。原位聚合法的優點在于它能使聚合物和填料之間形成很強的界面作用，有利于應力傳遞，同時也能使納米填料均勻的分散在基體中。但是，體系的粘度通常會隨著聚合反應的進行而增加，這會給后續處理以及材料成型上帶來一定的麻煩。江蘇新型石墨烯復合材料圖片石墨烯防腐漿料可與基體材料進行復合，從而賦予該材料導電、導熱、機械增強的性能。

對于氧化石墨烯聚合物復合材料的諸多研究結果表明，氧化石墨烯及還原得到的石墨烯在高分子復合材料中具有的力學、電學、阻隔、熱學等著作性能提升等應用優勢。目前復合了氧化石墨烯高分子復合材料，已經被廣泛的應用于超級電容器、醫療用品、耐高溫型材料制造、阻隔薄膜以及耐低溫型材料制造等方面，進一步提升了復合材料的性價比甚至增添了新的功能，為石墨烯基復合材料的發展奠定了穩定的基礎和提供了巨大的推動力。除了在有機基體材料里作為功能添加，氧化石墨烯和石墨烯也可在無機材料體系中復合，發揮其性質并得到相關應用。

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]。玻纖增強復合料材質地輕、流動性好，良好的加工性能。

石墨烯材料可以應用于阻燃橡膠領域。***，由于石墨烯是一種特殊材料，屬于二維片層結構，石墨烯與橡膠的結合，具有一定的嚴密性，可以產生十分嚴密的物理隔絕層，對橡膠來說，其具備更強的阻燃性，可以更加***地應用到日常生活中。其次，石墨烯與橡膠的嵌合，可以起到隔絕的效果，在樹脂中摻雜石墨烯，其產生的物理反應是產生一層保護膜，隔絕與空氣的接觸，從而起到阻燃的作用。第三，石墨烯材料的應用，可以避免在高溫條件下產生反應，在化學反應的條件下，可以形成阻燃層，產生阻燃的效果。石墨烯抗靜電阻燃復合材料具備優異的抗靜電性能和阻燃性能。江蘇新型石墨烯復合材料圖片

氧化石墨應用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復合材料領域。江蘇新型石墨烯復合材料圖片

聚合物的結晶過程會直接影響其加工性能，氧化石墨烯加入到聚合物中可以在復合體系中起到成核劑的作用，有效地改善聚合物的結晶過程。研究人員對聚乳酸（PLLA）/氧化石墨烯納米復合材料進行了非等溫和等溫過程中冷結晶行為的研究64。通過不同升溫速率的差熱分析發現，隨著氧化石墨烯負載量的增加，聚乳酸的結晶峰溫向低溫范圍轉移，這說明聚乳酸的非等溫冷結晶行為有明顯改善，而且氧化石墨烯可***地提高聚乳酸的結晶速率，并使其結晶機理和晶體結構保持不變。江蘇新型石墨烯復合材料圖片