石墨烯是由單層碳原子以正六邊形緊密排列成蜂窩狀的二維平面結(jié)構(gòu)，其二維結(jié)構(gòu)使石墨烯具有大的比表面積以及優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，以上諸多特性使石墨烯在金屬復(fù)合材料中有著廣泛的應(yīng)用。

　　一方面，以石墨烯為載體負(fù)載金屬納米顆粒。金屬納米顆粒特別是貴金屬納米顆粒具有很好的穩(wěn)定性和催化活性等，廣泛應(yīng)用于催化劑、傳感器等領(lǐng)域。但隨著尺寸的減小，其表面能增加會導(dǎo)致顆粒之間容易發(fā)生團(tuán)聚，而以石墨烯為模板負(fù)載金屬納米顆粒，可以起到物理隔離作用，防止顆粒的團(tuán)聚，增強(qiáng)其活性。另外石墨烯可以和金屬納米顆粒進(jìn)行耦合，可控地組裝成三維結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)材料的多功能應(yīng)用。同時能夠降低貴金屬的含量，降低制備成本。在此項研究中，除了要解決石墨烯自身的制備成本及量產(chǎn)技術(shù)外，主要的問題是如何更準(zhǔn)確地控制金屬納米顆粒在石墨烯表明的分散程度和尺寸分布，從而提高其活性面積和反應(yīng)性能。

　　另一方面，將石墨烯片層結(jié)構(gòu)添加到金屬基體中，可在很大程度上提高金屬材料的力學(xué)性能，同時不影響甚至改善材料的熱學(xué)性能和電學(xué)性能，此類材料為石墨烯增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。此復(fù)合材料具有低密度、高強(qiáng)度等特點可廣泛應(yīng)用于航空航天、輕汽車配件等。然而，如何將石墨烯片層均勻分散到金屬基體中，同時使石墨烯和金屬間形成良好的接觸界面且不破壞石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)成為研究的難點。目前相關(guān)工作集中在石墨烯增強(qiáng)鋁、鎳、銅等復(fù)合材料。