石墨烯和碳纳米管是材料学及相关领域研究的前沿。研究表明石墨烯、碳纳米管及其复合材料在电子、信息、能源、材料和生物医药等领域具有广泛的应用前景，可望在 21 世纪掀起一场新的技术革命。 

纳米碳复合材料主要包括碳 / 聚合物复合材料、 碳 / 纳米粒子复合材料和碳 / 碳复合材料等。无论石墨烯还是碳纳米管，在制备相关复合材料时，由于其特有的小尺寸效应和表面效应以及强的范德华力，使其极其容易发生自身团聚而无法制备出均匀的复合材料；另一方面，由于两者表面的疏水、疏油性质及化学惰性，导致与其他材料的界面相容性比较差，所得复合材料的界面结合强度就比较低。 这需要对其进行功能化改性，即在纳米碳材料的石墨晶格中或表面上引入杂原子或杂原子官能团。功能化改性可以达成修饰和调变石墨中碳原子电子结 构的目的，从而改变其物理化学性质，进而提高纳米碳材料在制备复合材料时的可加工性。目前石墨烯和碳纳米管复合材料制备研究的创新性不少是有关石墨烯或碳纳米管的改性的，通过对石墨烯或碳纳米管的改性，优化复合材料的结构，从而提高复合材料的性能。石墨烯的功能化的方法主要有共价键合法和非共价键合法。共价键合功能化主要是对碳材料进行氧化处理，从而在材料表面产生大量的环氧基、羰基、羟基和羧基等含氧基团，由于含氧基团反应活性较高，从而奠定了共价改性基础。然后采用异氰酸酯、硅烷偶联剂、有机胺等试剂与氧化处理后的材料反应，实现碳材料的表面功能化。 非共价键合功能化是指通过对碳材料表面进行聚合物包裹或物理吸附等作用，来改变其表面特性，提高其在水或非极性溶液中的分散性。由于聚合物包裹法和物理吸附对石墨烯或碳纳米管的固有结构没有破坏作用，所以可以最大程度地保持它们的结构和性质。 

石墨烯、碳纳米管等碳纳米复合材料具有优异的性能，且在多方面表现出了独特的应用优势。然而，目前其产业化应用还比较少见，主要原因在于目前相关复合材料的制备水平还有待进一步提高。 当前复合材料的制备是碳材料学科发展面临的一大瓶颈，主要相关研究机构分布在中国、美国和印度等国家，引导相关研究工作者协同攻关，从不同角度解析制备过程中的相关规律，可望大大提高其制备水平，最终为石墨烯、碳纳米管等纳米碳复合材料的产业化应用乃至进入人们的日常生活打下基础。

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