石墨烯近年来由于其独特的二维结构,超高的比表面积,优异的机械、导电和导热性能,引起了很大的关注和很多科学家的兴趣。然而,由于石墨烯片层之间强烈的π-π相互作用,使得石墨烯非常容易发生聚集和重聚集现象,阻碍了石墨烯的广泛应用。至今,实现其经济效益上的规模化生产和加工应用的简单操作性仍然是石墨烯研究领域的一个挑战。在过去的几年里,许多研究发现,液相剥离,通过在超声或者高速剪切力的作用下在不同溶剂中把石墨剥离成石墨烯是一种大量制备高质量的石墨烯的最有前途的方法。一般地,为了防止剥离成功的石墨烯由于片层之间的π-π相互作用又发生了不可逆转的再聚集,液相剥离的过程中经常会使用到一些稳定剂,如表面活性剂、有机盐类、芳环分子等。最近,用其它种类的纳米粒子来功能化石墨烯形成新型的纳米杂化材料提供了一种新的方法来阻止石墨烯的团聚。与此同时,最新的一些研究也表明石墨烯基的纳米杂化构件也可以拓宽石墨烯的应用,由于石墨烯和在其表面修饰的纳米粒子之间的相互作用所产生的协同效应。本文通过使用湿法球磨制备石墨烯,同时实现石墨烯的功能化,一步法制备出稳定的石墨烯和甲壳素纳米晶的杂化材料水分散液,并与聚乙烯醇进行复合,大大提高了聚乙烯醇的力学性能:(1)通过探究工艺条件,如球磨时间、速度、球磨珠的配比和表面活性剂的用量对石墨烯球磨的效果的影响,确定了湿法球磨的最佳工艺条件,为后续实验奠定了基础。研究表明,球磨效果随时间的延长和速度的提高会先提高后下降,球磨珠的配比和球磨机的转速对球磨效果的影响很大。(2)通过使用羧基化甲壳素纳米纤维作为助剥离剂和稳定剂湿法球磨,成功制备出可以在水相中稳定分散的石墨烯,石墨烯浓度高达1.5 mg ml-1。同时,令人意外的是,甲壳素纳米纤维被观察到紧紧的吸附在石墨烯片层的表面,从而屏蔽石墨烯的疏水性使球磨的石墨烯能够稳定分散在水中。并且使用一系列的表征手段,如AFM,TEM,DLS,RAMAN,XRD,FI-IR等一系列表征手段证明剥离的石墨烯和甲壳素纳米纤维之间存在相互作用。也就是说,文章通过一步原位的球磨法制备出了一种新型的石墨烯/甲壳素纳米纤维(GECH)纳米杂化材料。(3)文章还通过使用这种新型的石墨烯/甲壳素纳米纤维杂化材料与聚乙烯醇复合制备出了聚乙烯醇纳米复合材料,研究表明当石墨烯/甲壳素纳米晶杂化材料被使用时,PVA的力学性能得到显著的提高,不仅是拉伸强度,PVA的韧性也获得了很大的提高,扯断伸长率高达190%。而单独使用石墨烯或者羧基化的甲壳素纳米晶的时候,都只能在一定程度上提高聚乙烯醇的拉伸强度而降低它的韧性,同时我们发现其它报道中的石墨烯体系杂化材料对聚乙烯醇也一般只有提高拉伸强度而降低韧性的作用。说明石墨烯/甲壳素纳米纤维杂化材料对聚乙烯醇独特的协同增强增韧作用。