除作為添加劑增強聚合物性能外，氧化石墨烯也可單獨作為一種功能材料使用。如氧化石墨烯可作為活性吸附劑吸附廢氣，Bandosz課題組報道了氧化石墨烯對氨氣有效的吸附。氧化石墨烯也同樣在生物領域表現出了重要的應用價值，它能作為一種新型的分子探針有效地檢測生物分子。Yang等人研究了氧化石墨烯作為藥物載體對阿霉素（DXR）的負載及可控釋放，他們發現阿霉素通過π-π共軛作用吸附于氧化石墨烯上，并且通過調節體系的pH值可以對阿霉素的釋放進行調控，證明了氧化石墨烯在藥物控制釋放領域的潛力。**近，Ruoff課題組開發了一種以氧化石墨烯為結構單元的新型類似于紙材料，他們通過將氧化石墨烯的水溶液在微孔濾膜上過濾，得到了這種氧化石墨烯紙。這種材料具有規整的互鎖式排列結構，楊氏模量可高達40GPa，可有望廣泛應用于電子元件，可控透氣性膜等領域。石墨烯抗靜電阻燃復合材料高氧指數，以及良好的流動性與力學性能。北京導電石墨烯復合材料研發

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。北京導電石墨烯復合材料研發石墨烯的導熱性能優異，易分散，易加工。

利用GO提升復合材料的力學性能是GO一個主要應用場景，其中的關鍵是提高GO在復合材料中的分散性和調控GO與高分子基體間的相互作用38。一般而言，加入GO可以***增強復合材料的強度與韌性，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，甚至會降低材料的韌性。尤其是rGO由于官能團較少，加入復合材料中通常在增強材料強度的同時降低韌性。不同的添加方式會導致不同的效果。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鍵合；溶液共混法制備的復合材料中，GO分散性較好，但界面較難調控；熔融共混法中GO較難分散并不容易控制界面，得到的復合材料性能不易控制。

化學氧化還原法制備石墨烯是**有希望實現工業化宏量生產的方法之一，與其它方法相比，化學氧化還原法具有成本低廉、工藝簡單、生產設備簡易、單次產量比較大、產品層數集中（1~3層）等諸多優點，但其石墨烯的sp2雜化完美結構很難通過還原的方式完全恢復，難以得到電、熱等方面的優異性能[28-29].氧化石墨還原法是先用強氧化劑將石墨氧化，通過氧化反應在石墨邊緣接上一些羧基，并在石墨層間插入一些環氧基團、羥基和酮基，使石墨層間距增大，范德華力變小，環氧基團、羥基和酮基等基團的引入有利于石墨片層的剝離.氧化石墨經適當的超聲波剝離處理，得到氧化石墨烯納米片.然后再還原剝離的氧化石墨烯片，常用的還原劑有水合肼、硼氫化鈉、抗壞血酸、對苯二酚等，然而這些還原劑的毒性大，對人體和環境均易造成傷害，因此尋找無毒、無害的綠色還原劑或還原方式顯得尤為迫切.還原可以去除氧化石墨烯的大部分環氧基團、羥基、酮基，制備出還原氧化石墨烯納米片，但氧化石墨烯邊緣的羧基很難被還原.由于強氧化劑的氧化作用，氧化石墨烯雖然經過一定的還原劑還原，其晶格結構得到一定的修復，但很難完全還原到石墨六角蜂巢狀結構。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。

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。可用于注射和擠出成型制件，尤其適用于煤炭、礦井以及石油天然氣運輸等領域的管材制件。北京導電石墨烯復合材料研發

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。北京導電石墨烯復合材料研發

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]。北京導電石墨烯復合材料研發