近年来石墨烯作为新型材料的代表,以其优异的力学、电学及热学等性能在复合材料中得到广泛应用。石墨烯复合材料的热膨胀特性也有了相关的研究报道。其中对于石墨烯/高分子基纳米复合材料,其热膨胀特性的研究方法及侧重点有所不同,采用理论研究、数值模拟和实验方法相结合的综合性研究很少见。在这一背景下,本论文开展了如下研究工作:首先,用有限元软件生成石墨烯/环氧树脂(Epoxy)纳米复合材料的代表性体积单元(RVE)模型,并模拟分析其宏观热膨胀性能,重点研究了石墨烯的不同分散状态和不同含量比对热膨胀系数(CTE)的影响。研究结果表明,通过添加石墨烯,可有效地降低高分子材料的热膨胀率。随着石墨烯含量比的增加,纳米复合材料的热膨胀率降低幅度会更大,并且热膨胀率随温度变化发生线性变化。其次,制备了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料,其制备工艺包括超声波分散、行星搅拌及恒温固化等。实验中石墨烯的含量比为1.0~5.0wt%,通过不断改进,最终制定了一套较为完善的制备工艺。进而采用静态热机械分析仪(TMA)对该纳米复合材料的热膨胀特性进行了实验测试分析,温度范围为30~110~oC。最后,采用基于Eshelby-Mori-Tanaka方法所建立的力学模型,研究了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的热膨胀系数。将其结果与实验结果和有限元模拟结果进行比较,相互验证它们的正确性和有效性。本研究为零热膨胀导电高分子材料的制备奠定了很好的基础,也为获得各种新型纳米复合材料的热膨胀参数提供了方法参考。