石墨烯高分子納米復(fù)合材料的應(yīng)用引起了學(xué)者們的強(qiáng)烈關(guān)注，石墨烯高分子復(fù)合材料在生物醫(yī)學(xué)、太陽(yáng)能電池、電子存儲(chǔ)器、超級(jí)電容器、催化劑和阻燃劑等諸多應(yīng)用領(lǐng)域均取得了較大的成功。

1生物醫(yī)學(xué)

基于石墨烯和石墨烯基復(fù)合材料在生物傳感器方面的應(yīng)用研究已經(jīng)取得了一些成就；DNA和石墨烯的復(fù)合薄膜已經(jīng)通過(guò)溶液混合的方法制備得到，其它生物高分子和石墨烯的復(fù)合材料的制備可以采用類(lèi)似的方法。通過(guò)還原態(tài)氧化石墨烯間的PVA鏈物理交聯(lián)制備具有生物相容性的水凝膠復(fù)合材料，能夠通過(guò)改變?nèi)芤旱膒H值來(lái)控制維生素B12的釋放；研究者還發(fā)現(xiàn)，石墨烯基聚氧乙烯山梨醇月桂酸酯復(fù)合材料具有無(wú)毒、較好的生物相容性，可以預(yù)期該材料在移植設(shè)備，微創(chuàng)儀器，植入物等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。其它具有生物相容性且可生物降解的聚合物復(fù)合材料，如將氧化石墨烯薄片摻雜到殼聚糖和聚交酯中，可以極大地拓寬那些被機(jī)械性能所限制的聚合物復(fù)合材料的應(yīng)用范疇。

2太陽(yáng)能電池

石墨烯基高分子復(fù)合材料可以被應(yīng)用在太陽(yáng)能電池材料，一些功能化的石墨烯材料已經(jīng)作為電子受體應(yīng)用在聚3-己基噻吩（P3HT）和聚3-辛基噻吩（P3OT）基太陽(yáng)能電池中。例如，石墨烯被異氰酸苯酯或丁胺功能化來(lái)提供其可溶性，然后再和P3HT或P3OT混和。制備出的P3OT基石墨烯太陽(yáng)能電池具有0.32％的能量轉(zhuǎn)化效率，但是在退火后，效率達(dá)到1.4％，主要是由于石墨烯組分中官能團(tuán)的遷移和P3OT組分的相容性和結(jié)晶性的提高。石墨烯基高分子復(fù)合材料同樣被應(yīng)用在異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的一些組分中。通過(guò)將聚合物鏈嫁接到石墨烯片層上，P3HT的電子離域能力得到提高，在這種情況下，石墨烯在電子輸運(yùn)中充當(dāng)了促進(jìn)劑。例如，嫁接了石墨烯的P3HT雙層太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率比純的P3HT/C60電池高兩倍。

3超級(jí)電容器

超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能裝置，以比功率超高和循環(huán)壽命良好著稱，但比能量較低一直是制約其應(yīng)用的瓶頸。因此，研究人員嘗試將一些過(guò)渡金屬氧化物或氫氧化物甚至有機(jī)氧化還原對(duì)結(jié)構(gòu)引入到石墨烯體系，在適當(dāng)降低團(tuán)聚進(jìn)而增大雙電層電容的同時(shí)，又給體系引入贗電容，從而顯著地改善了材料的電容行為。

石墨烯表面可以形成雙電層，有利于電解液的擴(kuò)散，因此基于石墨烯的超級(jí)電容器具有良好的功率性能。

4高強(qiáng)度體育用品

目前，傳統(tǒng)的體育器材大都采用木材或金屬材料等，這些材料的物理特性使體育器材的強(qiáng)度受到很大程度上的限制，已達(dá)不到現(xiàn)階段人們的需求。添加適量的石墨烯能使石墨烯高分子納米復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性、韌性、耐熱性和力學(xué)性能同時(shí)得到顯著的提高。大量的理論和實(shí)驗(yàn)證明，石墨烯高分子納米復(fù)合材料憑借其機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)在體育用品領(lǐng)域有著重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。

5其他應(yīng)用

在一系列的電致變色設(shè)備中，石墨烯高分子納米復(fù)合材料還可作為電極材料。高分子/石墨烯柔韌電極有一些商業(yè)應(yīng)用，如顯示器等。而石墨烯高分子納米復(fù)合材料還可以提供適用于電磁輻射的輕量級(jí)有效屏蔽材料。

石墨烯高分子納米復(fù)合材料其他的商業(yè)應(yīng)用包括：輕汽油灌、塑料容器、省油飛機(jī)和汽車(chē)部件、較強(qiáng)的風(fēng)力渦輪機(jī)、醫(yī)療埋植劑和運(yùn)動(dòng)器材等。總之，石墨烯作為納米填充物的發(fā)現(xiàn)，為生產(chǎn)重量輕、成本低、性能高的復(fù)合材料開(kāi)辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。

盡管石墨烯高分子納米復(fù)合材料的發(fā)展仍然處在初期階段，但是它具有的巨大潛力已引起廣大專家和學(xué)者們的極大興趣。隨著對(duì)這個(gè)領(lǐng)域研究的不斷深入，其應(yīng)用范圍必將不斷地?cái)U(kuò)大。然而，為充分發(fā)揮其潛能，仍面臨許多挑戰(zhàn)。進(jìn)一步改善石墨烯復(fù)合材料的性能還需要重視形態(tài)學(xué)的影響。因?yàn)槿毕莺桶欛蘅赡苡绊懫湓鰪?qiáng)能力，因此加強(qiáng)剝離和分散技術(shù)的研究，進(jìn)而提高石墨烯復(fù)合材料的機(jī)械性能。同時(shí)，增加對(duì)石墨烯填充物空間組織的掌握，也有利于幾乎所有類(lèi)型復(fù)合材料性能的研究。雖然目前石墨烯復(fù)合材料面臨著巨大挑戰(zhàn)，但是其工業(yè)和商業(yè)價(jià)值不可估量，并且未來(lái)會(huì)更加明顯。