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(huì)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(shí)現(xiàn)材料的多功能應(yīng)用。同時(shí)能夠降低貴金屬的含量，降低制備成本。在此項(xiàng)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(shí)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)。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。