當前，石墨烯材料研究領域真正的挑戰是如何低成本、大批量地生產高質量的石墨烯薄層,從而進行大規模應用.石墨烯材料的制備思路可分為自上而下從石墨或碳納米管剝離得到石墨烯與自下而上地用分子合成石墨稀兩種（圖1）[23].前者以石墨稀和碳納米管為原料通過機械剝離法、液相剝離法、氧化還原法等方法將石墨片層從石墨中剝離出來，后者通過含碳化合物以化學氣相沉積和有機合成等途徑來合成石墨烯。機械剝離法直接從石墨出發，通過一定的機械力將石墨片層剝離，可以制備得到缺陷較少的石墨烯材料.Geim小組就是通過“撕膠帶”的機械剝離法***制備出了單層石墨烯.氧化石墨烯應用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復合材料領域。合成石墨烯復合材料圖片

氧化石墨烯可以用于提高環氧樹脂、聚乙烯、聚酰胺等聚合物的導熱性能。通常而言，碳基填料可以提高聚合物的熱導率，但無法像提高導電性那么明顯，甚至低于有效介質理論。其原因可能是因為熱能傳遞主要是以晶格振動的形式，填料與聚合物之間以及填料與填料之間較弱的振動模式也會增加熱阻。液態硅橡膠（LSR）廣泛應用于電子器件的密封。然而，在一般情況下，LSR的導熱性較差使得涂層或盆栽器件散熱過量，從而導致器件損壞或壽命降低。為了緩解這一現狀，Mu等人研究了寬體積范圍內填充ZnO的硅橡膠的熱導率，并研究了形成的導電粒子鏈對熱導率的影響。同時也研究了Al2O3用量對硅橡膠導熱性能和力學性能的影響。 合成石墨烯復合材料圖片GO氧化石墨（烯）為黃褐色或者黑褐色膏狀物料。

    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。

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]。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。

數量的上升，防腐蝕的重要性也越來越突出。據相關統計數據顯示，在世界范圍內每年因為腐蝕造成的經濟損失在7000億美元以上，我國每年因為腐蝕帶來的經濟損失也在8000億元人民幣以上。由此可以看出防腐蝕的重要性。而石墨烯作為一種新型的材料，在防腐蝕性能上表現較為優異，也常常被用作防腐橡膠。當前較為常見的應用是在環氧防腐橡膠中添加適量的石墨烯，制作成為一種新的防腐橡膠。其表現出來的性能不僅具有傳統環氧防腐橡膠中的陰極保護作用，而且在耐水性、耐硬度等方面更高，使得**終表現出來的防腐蝕性能遠超出傳統的防腐橡膠。氧化石墨烯易于接枝改性，可與復合材料進行原位復合。常州附近石墨烯復合材料商家

石墨烯含有豐富的官能團，易于分散。合成石墨烯復合材料圖片

氧化石墨烯在聚合物基體中可以限制聚合物鏈的流動性，在燃燒過程中，各向異性氧化石墨烯形成碳層網絡，阻礙降解產物的逸出。還原后石墨烯還具有較高熱導率，有助于燃燒區域狙擊的熱量擴散，因此氧化石墨烯/聚合物復合材料可用作阻燃材料。此外，氧化石墨烯還可提高PS、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯等聚合物的耐熱性60,61。這是因為氧化石墨烯的含氧基團與聚合物的氫鍵配位后，使復合材料的自由離子量縮減，進而在一定程度上降低了復合材料的振動頻率。研究人員通過共混法，以氧化石墨烯和混合材料樹脂用作原材料，進行氧化石墨烯聚合物復合材料的制備。實驗結果發現所制備的復合樹脂材料與單純的樹脂相比，耐熱性能有了***的提升，這無疑為耐熱材料的良好應用打下了堅實穩定的基礎，也推動了耐熱材料的發展62。合成石墨烯復合材料圖片