石墨烯因其卓越的机械性能，电子性能，光学性能和优异的导电和导热性能使其作为一种理想的无机纳米填料来制备聚合物纳米复合材料。然而石墨烯与大多数高分子链之间较弱的相互作用力而限制了聚合物基体与石墨烯界面有效的应力转移，其自身巨大的比表面使在聚合物基体中更加容易团聚，使得复合材料的性能难以达到理论水平。因而实现石墨烯在基体聚合物中的均匀分散和提高二者之间的界面作用力成为目前石墨烯聚合物纳米复合材料的重要研究内容。本论文通过对氧化石墨烯表面官能团的改性得到可以和芳纶纳米纤维溶液稳定存在的分散液，经自组装方法制得具有优良力学性能和热学性能的石墨烯/芳纶纤维纳米复合材料，并利用电子显微镜和光谱学分析研究石墨烯在复合材料中的分散状态以及其与聚合物基体的作用机理，最终揭示石墨烯添加量和相界面形态与复合材料的力、热学性能的相关规律。这种具有高强度比、高模量的新型复合材料有望在在个体防护、船壳材料、航空航天等领域发挥重要作用。主要研究内容和结果概括如下：

    1.利用GO表面羧基形成-COO-K⁺实现GO在KOH/DMSO溶液中稳定分散。大量K⁺之间静电斥力使GO表面呈现出一定的取向结构。当加入水后，羧酸根脱去而恢复Csp²结构，环氧基团开环形成羟基，得到了表面官能团相对含量不同的DGO。

    2.将GO/KOH/DMSO与芳纶纳米纤维分散液混合得到能够稳定分散的复合体系储备液，经过旋涂法和真空抽滤自组装方法获得高性能复合薄膜。纳米压痕结果显示复合薄膜的杨氏模量和微硬度在DGO与ANFs质量比为1.5%时候，分别达到了104%和87.5%的提升（32GPa和1.5GPa）。同时观察到薄膜具有晶区附近和非晶区附近高低不同温度的双玻璃化温度现象，并且在1.5%时候恢复为一个转变温度，该转变温度高达402 ℃，比原来的浆粕和其他质量比的复合薄膜都高出很多（20-35 ℃）。形貌和结构分析显示石墨烯和芳纶纤维通过氢键和π-π堆叠相互作用紧密结合形成多层结构，二者类似的层状结构引起的协同增强作用是实现体系优良的性能的关键因素。