利用GO提升復(fù)合材料的力學(xué)性能是GO一個(gè)主要應(yīng)用場(chǎng)景，其中的關(guān)鍵是提高GO在復(fù)合材料中的分散性和調(diào)控GO與高分子基體間的相互作用38。一般而言，加入GO可以***增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度與韌性，且GO與高分子基體相容性越好，增***果越明顯；反之則效果降低，甚至?xí)档筒牧系捻g性。尤其是rGO由于官能團(tuán)較少，加入復(fù)合材料中通常在增強(qiáng)材料強(qiáng)度的同時(shí)降低韌性。不同的添加方式會(huì)導(dǎo)致不同的效果。原位聚合的方法既可以提高GO在高分子基體中的分散性，又能保證GO與高分子基體之間較好的化學(xué)鍵合；溶液共混法制備的復(fù)合材料中，GO分散性較好，但界面較難調(diào)控；熔融共混法中GO較難分散并不容易控制界面，得到的復(fù)合材料性能不易控制。高導(dǎo)電石墨烯銅復(fù)合材料又稱為超級(jí)銅。山東新型石墨烯復(fù)合材料圖片

對(duì)于氧化石墨烯聚合物復(fù)合材料的諸多研究結(jié)果表明，氧化石墨烯及還原得到的石墨烯在高分子復(fù)合材料中具有的力學(xué)、電學(xué)、阻隔、熱學(xué)等著作性能提升等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。目前復(fù)合了氧化石墨烯高分子復(fù)合材料，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于超級(jí)電容器、醫(yī)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(jìn)一步提升了復(fù)合材料的性價(jià)比甚至增添了新的功能，為石墨烯基復(fù)合材料的發(fā)展奠定了穩(wěn)定的基礎(chǔ)和提供了巨大的推動(dòng)力。除了在有機(jī)基體材料里作為功能添加，氧化石墨烯和石墨烯也可在無(wú)機(jī)材料體系中復(fù)合，發(fā)揮其性質(zhì)并得到相關(guān)應(yīng)用。天津石墨烯復(fù)合材料粉體石墨烯抗靜電阻燃復(fù)合材料高氧指數(shù)，以及良好的流動(dòng)性與力學(xué)性能。

許多對(duì)聚合物/碳納米管納米復(fù)合材料的研究目的在于開發(fā)和利用碳納米管出色的力學(xué)性能，同時(shí)對(duì)聚合物基體引入一些新的性能，比如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等。但是，盡管許多工作集中在聚合物/碳納米管納米復(fù)合材料的研究上，許多問(wèn)題仍然存在。相比于碳納米管，制備基于石墨烯的結(jié)構(gòu)和功能體系更加可行，這是因?yàn)槭┚哂懈蟮谋缺砻娣e，更強(qiáng)的界面結(jié)合力，以及同樣出色的物理性能。完美石墨烯的楊氏模量和斷裂強(qiáng)度高達(dá)1TPa和130GPa[41]，而制備復(fù)合材料**常用的改性及還原石墨烯的楊氏模量也可達(dá)到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，在聚合物中加入改性或還原石墨烯同樣能有效地增強(qiáng)聚合物的力學(xué)性能。

對(duì)氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過(guò)文獻(xiàn)報(bào)道，Boehm等人發(fā)現(xiàn)片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價(jià)鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年，Ruoff等人系統(tǒng)的研究了水合肼對(duì)氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進(jìn)行超聲剝離得到穩(wěn)定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來(lái)。說(shuō)明隨著含氧基團(tuán)的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強(qiáng)致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團(tuán)聚[89]。這種團(tuán)聚現(xiàn)象可以通過(guò)對(duì)氧化石墨烯的表面修飾得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）后再進(jìn)行還原，由于PSS與石墨烯的非共價(jià)作用，抑制了石墨烯的團(tuán)聚，得到了穩(wěn)定的單層石墨烯溶液[90]。隨后，各種表面活性劑[91]，共軛聚合物[92,93]，共軛小分子[94,95]等也被用來(lái)非共價(jià)修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對(duì)之進(jìn)行共價(jià)改性也能抑制石墨烯的團(tuán)聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對(duì)氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行共價(jià)改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。氧化石墨烯應(yīng)用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)于基礎(chǔ)建設(shè)的大力推進(jìn)，**、易施工、價(jià)廉的混凝土的用量日益增加，然而由于混凝土基體內(nèi)部存在微裂縫和孔隙的缺陷，導(dǎo)致混凝土容易遭受一些腐蝕介質(zhì)如氯鹽、硫酸鹽等的侵蝕，從而使混凝土構(gòu)件的服役壽命縮短。利用納米材料來(lái)提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能已成為目前研究的重要內(nèi)容。Wang95等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)GO的添加量為0.02wt.%時(shí)，可使水泥基復(fù)合材料的28天抗壓和抗折強(qiáng)度分別提高40.4%和90.5%，水泥基材料在3d齡期的放熱量及放熱速率下降50%，這在很大程度上減少了由于水泥水化熱的作用導(dǎo)致溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。可見GO的添加既能夠增強(qiáng)水泥基的力學(xué)強(qiáng)度，又能夠減小外界腐蝕因子對(duì)水泥的侵蝕，從而提高了水泥的耐久性能。石墨烯防腐漿料 與粉料相比，漿料中的石墨烯更易于分散在基體材料中。福建制備石墨烯復(fù)合材料圖片

玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料戶外使用具有超長(zhǎng)耐候性。山東新型石墨烯復(fù)合材料圖片

使用高阻隔性能高分子薄膜，可防止由于氧氣等氣體的滲透而引起的微生物繁殖和封裝內(nèi)容的氧化；防止香味、溶劑等的流出，提高內(nèi)容物的儲(chǔ)存性。所以提高薄膜阻隔性能十分有必要，市場(chǎng)需求量巨大。高阻隔性包裝材料如乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚胺(PA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等與氧化石墨烯復(fù)合，可使復(fù)合材料的阻隔性能得到進(jìn)一步提升。Wu等45人報(bào)道了表面活性官能化的氧化石墨烯（SGO）與雙（三乙氧基硅丙基）四硫化物（BTESPT）作為天然橡膠（NR）的多功能納米填料的研究結(jié)果。作者通過(guò)簡(jiǎn)單的方法成功地將BtTPT分子接枝到氧化石墨烯的表面上，得到的SGO可以通過(guò)溶液混合在NR中實(shí)現(xiàn)精細(xì)分散。研究發(fā)現(xiàn)，在低填充量下，SGO***的改善了NR的氣體阻隔性能。圖5.5顯示了在25°C處測(cè)量的SGO/NR納米復(fù)合材料（P）的透氣性。將其與未填充NR（P0）進(jìn)行比較，P/P0的值作為SGO加載量的函數(shù)進(jìn)行了表示。很明顯，當(dāng)SGO含量為0.3wt.%時(shí)，P/P0急劇下降至52%，此后緩慢下降。因此，0.3wt.%的SGO可與16.7%的粘土添加效果相媲美，大幅度改善NR的氣體阻隔性能。山東新型石墨烯復(fù)合材料圖片