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。石墨烯復合材料可用于注射和擠出成型制件，作為粒子材料應用于礦用管、給水管及汽車電器配件等領域。北京導熱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]。北京導熱石墨烯復合材料研發GO氧化石墨（烯）為黃褐色或者黑褐色膏狀物料。

GO的二維納米材料屬性:納米厚度、微米級平面尺寸從而具有極高的比表面積;高氧化程度GO的非晶態特征，使其能作為良好的2D模板，應用于制備納米復合材料．2016年Huang［84］等人發明了一種自下而上的方法來制備類石墨烯二維Al2O3納米片．在這種方法中，GO被用作2D模板，硫酸鋁與氫氧化鋁的共沉淀物(BAS)首先沉積到GO片上，形成的GO-Al復合板煅燒除去GO，轉換成二維Al2O3納米片，示意圖如圖8(a)所示．GO的非晶態特征使BAS能均勻地涂布在GO片上，而BAS的緩慢穩定的分解保證了二維形狀的完整性．所制備的γ-Al2O3納米片作為吸附劑去除水中氟離子，吸附速度快，吸附容量大，而且在催化、環境、心理科學和復合材料方面得到廣泛應用．。

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。氧化石墨還可以應用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。

由于表面富含活性含氧基團，能與一些含極性基團的聚合物產生較強的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當中以增強聚合物的物理性能。Liang等人報道了用氧化石墨烯增強聚乙烯醇的研究，他們發現氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時，聚合物的力學性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強聚氨酯，發現當氧化石墨烯添加量為4.4wt%時，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復合材料薄膜中，由于真空抽濾產生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結構的復合材料薄膜[64]。這種復合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達接近40GPa，遠遠超過了一般聚合物/無機納米復合材料所能達到的力學性能范圍[65]。氧化石墨烯含有豐富的羥基、羧基和環氧基等含氧官能團，更高的氧化程度，更好的剝離度。北京導熱石墨烯復合材料研發

常州第六元素擁有石墨的深度插層和高解離率的制備技術。北京導熱石墨烯復合材料研發

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，7wt.%油胺改性GO和7wt.%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3.6vol.%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倍北京導熱石墨烯復合材料研發