其在各种领域展现出巨大的潜力。
石墨烯的厚度仅为一个原子层，但其面积可以达到几平方米，这意味着它能够实
现极高的表面积比值，从而提高反应效率和催化性能。此外由于其表面能高，石墨烯容
易与其他物质发生化学反应，这为石墨烯的改性提供了便利条件。
石墨烯还具备优良的电子传输能力和光吸收能力，它的载流子迁移率远高于传统的
半导体材料，使得它成为高性能电子器件的理想选择。同时石墨烯对可见光有良好的吸
收能力，这使其在光电转换和太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。
石墨烯的力学性能也非常出色，它可以承受很高的拉伸应力而不断裂，表现出优异
的柔韧性和抗疲劳性。这种优异的力学性能使其成为新型复合材料的重要组成部分，如
增强塑料、陶瓷和金属等，提高了它们的强度和韧性。
石墨烯的卓越性能赋予了它广泛的应用价值，从能源存储到电子信息，再到环境保
护，石墨烯正逐渐成为推动科技进步的关键材料之一。随着研究的深入和技术的进步，
石墨烯及其复合材料的应用前景将更加广阔O
1.3石墨烯复合材料的定义与分类
石墨烯复合材料，顾名思义，是由石墨烯与另一种或多种材料通过物理或化学方法
紧密结合而形成的一种新型材料。石墨烯，作为一种由单层碳原子以蜂窝状排列形成的
二维纳米材料，具有独特的物理和化学性质，如极高的导电性、导热性和强度等1,2O
将其与其他材料复合，可以显著提升其性能和应用范围。
根据复合方式的不同，石墨烯复合材料可以分为以下几类：
1.纯度石墨烯/聚合物复合材料：这类复合材料以高纯度石墨烯为增强相，与聚合
物复合，以提高聚合物的力学性能和热稳定性。例如，氧化石墨烯/聚丙烯睛(PAN)
复合材料在航空航天领域有广泛应用3,4O
2,石墨烯/金属复合材料：该类复合材料将石墨烯与金属或非金属元素结合，形成
具有优异导电性、导热性和机械性能的结构材料。例如，石墨烯/铜复合材料在
电子器件制造中展现出巨大潜力5,6o
3,石墨烯/陶瓷复合材料：石墨烯与陶瓷材料的复合，可以提高材料的耐高温性能
和化学稳定性。石墨烯/氧化铝(A1203)复合材料在高温陶瓷基复合材料中得到
应用7,8o
4,石墨烯/碳纳米管复合材料：将石墨烯与碳纳米管复合，可以进一步提高复合材
料的导电性、强度和韧性。这种复合材料在能源存储和传输领域具有广阔的应用
前景9,10o
石墨烯复合材料因其卓越的性能，在众多领域展现出巨大的应用潜力，包括电子器
件、能源存储、复合材料、生物医学和环境保护等。随着研究的深入和技术的进步，石
墨烯复合材料的应用前景将更加广阔。
1.4国内外研究现状分析
近年来，石墨烯复合材料因其优异的力学性能、电学性能和热学性能，受到了国内
外学者的广泛关注。在制备工艺方面，国内外研究者已经探索出多种方法，包括机械剥
离法、化学气相沉积法、水系剥离法等。其中机械剥离法虽然能够制备高质量的石墨烯,
但产量较低，难以满足工业化需求；化学气相沉积法则具有高产量的优势，但制备的石
墨烯质量相对较低；水系剥离法则结合了前两者的优点，成为目前研究的热点。
在应用前景方面，石墨烯复合材料已经广泛应用于电子、能源、环保、生物医药等
领域。例如，在电子领域，石墨烯复合材料可以用于制备高性能的导电薄膜、柔性电子
器件等；在能源领域，它可以用于制备锂离子电池、超级电容器等储能器件；在环保领
域，石墨烯复合材料可以用于水处理、空气净化等；在生物医药领域，它可以用于制备
药物载体、生物传感器等。
为了更直观地展示国内外石墨烯复合材料的研究现状，我们制作了一个表格，如下
所示：
主要应用领
制备工艺优点缺点
域
产量低，难以满足工业高端电子器
机械剥离法制备的石墨烯质量高