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石墨烯是2004年被发现的一种新型二维平面纳米材料,其特殊的单原子层结构决定了它具有大的比表面积、高的导电性和室温电子迁移率,以及优异的力学性能。这些独特的性质使其在电子、信息、能源、材料和生物医药等领域具有广泛的应用前景。如何利用石墨烯这些独特的优异性能并对石墨烯进行有效的功能化,赋予石墨烯新的性质,对于进一步拓展应用领域具有重要的意义。因此,本文主要研究内容及结果如下:1、利用氧化石墨烯大宽高比及高导电性特性,通过层层旋涂的方法制备了具有导电/绝缘/导电交替结构的聚乙烯醇(PVA)/氧化石墨烯(GO)/聚乙烯醇交替层状聚合物复合材料,并对其介电性能进行研究。结果表明:氧化石墨烯由于其大宽高比及高导电性,在PVA中形成了许多微电容,PVA的绝缘性同时阻断了石墨烯相互间形成导电通路。因此,与纯的PVA材料相比,通过层层旋涂技术可以制备具有较低介电损耗和高介电常数的PVA/GO/PVA复合材料。2、利用氧化石墨烯近红外吸收特性及聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)的温度响应性,制备了具有光热转换效应的GO/PNIPA复合水凝胶,研究了其光热响应性能。通过近红外(NIR)激光非接触式照射,远程控制水凝胶相变。研究结果表明:随着GO填入量的增加,水凝胶的响应速度变化不大;基于NIR照射与否,水凝胶会出现溶胀与收缩的可逆相变。在此基础上,为了提高GO/PNIPA复合水凝胶的近红外响应速度,在氧化石墨烯表面上构建了聚苯胺棒管结构,并将其应用于GO/PNIPA光热转换材料制备,考察了单体浓度对聚苯胺表面形貌的影响。结果表明,通过缓慢反应的方式,可以在石墨烯表面上构建聚苯胺的纳米棒结构,单体浓度对这种结构影响不大。这种密集排列的纳米棒有利于光线的反复折射与反射,因此,聚苯胺改性的石墨烯材料具有更高的光热转换效率;基于水凝胶优异的光热转换性能,成功制备了NIR控制的流体开关。为了获得多功能的GO/PNIPA水凝胶材料,在氧化石墨烯表面负载上Fe3O4纳米粒子,并将其应用于GO/PNIPA光热转换材料制备,所得材料同时具有温度、近红外和磁性多重响应性。