許多對聚合物/碳納米管納米復合材料的研究目的在于開發和利用碳納米管出色的力學性能，同時對聚合物基體引入一些新的性能，比如導電性、導熱性等。但是，盡管許多工作集中在聚合物/碳納米管納米復合材料的研究上，許多問題仍然存在。相比于碳納米管，制備基于石墨烯的結構和功能體系更加可行，這是因為石墨烯具有更大的比表面積，更強的界面結合力，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度高達1TPa和130GPa[41]，而制備復合材料**常用的改性及還原石墨烯的楊氏模量也可達到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3個數量級，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聚合物的力學性能。導熱型石墨烯，外觀為黑色粉末。常州導熱石墨烯復合材料管材

對氧化石墨烯的化學還原早在1962年就有過文獻報道，Boehm等人發現片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價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等人系統的研究了水合肼對氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進行超聲剝離得到穩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，發現隨著反應的進行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來。說明隨著含氧基團的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強致使石墨烯在水中發生了不可逆的團聚[89]。這種團聚現象可以通過對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）后再進行還原，由于PSS與石墨烯的非共價作用，抑制了石墨烯的團聚，得到了穩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]等也被用來非共價修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對之進行共價改性也能抑制石墨烯的團聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對氧化石墨烯進行共價改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。河北制造石墨烯復合材料生產石墨烯防腐漿料中分散有少層石墨烯，且具有較高的穩定性。

目前的負極材料中，硅被認為是相當有有潛力的負極材料之一，因為它在自然界中含量多，還具有低的嵌鋰電位和很高的理論比容量。存在的問題是在鋰離子脫嵌過程中，硅的體積變化比較明顯，使得材料與負極集流體之間粘結性變差，造成電池循環性能的大幅度下降。同時硅還會在電池循環過程中出現團聚現象，引起電池容量的迅速下降。將硅材料和石墨烯進行復合，石墨烯可以抑制硅材料在充放電過程中的團聚，減緩硅材料的體積變化，從而提高電池的容量和循環性能。此外，石墨烯有助于電解液的浸潤，從而提高電池的性能。He等通過噴霧干燥法制備了一種高性能的石墨烯/硅復合材料（圖6.1），將氧化石墨烯與納米硅超聲混合，通過噴霧干燥后在700℃下進行煅燒得到復合材料，在200 mA g-1 的電流密度下充放電30次后，容量仍可達到1502 mAh g-1，其容量保持率為98%，說明該石墨烯/硅復合材料具有良好的循環性能

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。無論在玻璃態和橡膠態，改性的GO-SBR與純GO-SBR相比儲能模量均大幅提高；25°C時，7 wt.%油胺改性GO和7 wt.%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3.6 vol.%的胺基改性GO，可以使復合材料的玻璃態模量提高21倍，橡膠態模量提高7.5倍，拉伸強度提高3.5倍氧化石墨烯分散液含有豐富的羥基、羧基和環氧基等含氧官能團。

    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。 石墨烯含有豐富的官能團，易于分散。北京導電石墨烯復合材料使用方法

氧化石墨易于接枝改性，可與復合材料進行原位復合。常州導熱石墨烯復合材料管材

不同高聚物間的共混可明顯提升其各種物理性能，具有廣闊的使用范圍。通過改變聚合物的類型和組分的配比來調控聚合物共混物的性能，可以綜合利用各組分的性能，是一種非常有效和經濟的方法，從而滿足特定要求73,74。然而，簡單的聚合物共混往往并不能滿足性能要求，因為兩種不相容的高聚物共混特別是混合焓比較大的共混膠，會發生明顯的相分離75。研究表明，GO表面具有疏水性基面和親水性邊緣74,76。這種兩親性使其與極性或非極性聚合物發生都能有效地相互作用，從而可以作為聚合物共混的融合劑77-79。例如，Cao等65采用GO來増容聚乙酰胺／聚苯醚（***PO，90/10）聚合物共混物，發現分散相（PPO）液滴直徑可減小１個數量級，表明***PO共混物的相容性得到了提高。常州導熱石墨烯復合材料管材