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石墨烯是一种非凡的材料，是二维碳材料家族中唯一的基本成员。亚博网站下载由于其独特的力学和物理性能，它是纳米级金属基复合材料中极好的填充材料。亚博网站下载它可以很容易地分散到基体中，而且比其最接近的竞争对手碳纳米管更便宜，碳纳米管增强了强度和功能。石墨烯表面体积比的增加也意味着其性能更好地反映在复合材料中。
石墨烯合金因其具有良好的机械强度和弹性、硬度、导电性和导热性而广受欢迎。石墨烯合金的抗拉强度为130 GPa，是钢(600 MPa)的200倍左右。
使用石墨烯填充基体空间优于氧化物或碳化物填料，后者会导致导热性和电导率的损失。使用石墨烯填料，在保持良好的热和电特性的同时，机械性能得到改善。即使是低负荷石墨烯的存在，也可以显著增强最终材料的力学性能。
Copper-Graphene复合材料
传统的铜合金被广泛使用，因为它们是热和电的优良导体，化学稳定性好。相反，它们在机械上也不是很坚固，特别是在加热的时候。提高铜及其合金强度的最好方法，也是提高其杨氏模量的唯一可行方法，是通过在这些金属中引入二次相来生成铜基复合材料。
铜-石墨烯复合材料在2013年被报道。在这里，石墨烯颗粒嵌入到铜基体中yabo214，或石墨烯和铜的层状结构，以及模仿珍珠母的纳米层状复合结构的配置。
使用微量石墨烯(按重量计算为0.00004%)，可使复合材料在部分负载石墨烯的情况下获得石墨烯的最高强度。铜-石墨烯复合材料的抗拉强度为1.5 GPa，是钛的一半，是铝合金的3倍。
铜-石墨烯复合材料的硬度比铜高93%，杨氏模量高65%，屈服应力高230%，抗拉强度高48%。即使在高温下，硬度和其他机械性能仍然较高。
加工方法及铜-石墨烯复合材料性能
所用的加工和制造技术对最终复合材料的性能有显著的影响。石墨烯的加工过程很复杂，因为需要在基质中产生均匀分散的石墨烯，不同的分子之间有很强的键，同时还要确保石墨烯的结构在整个加工过程中和加工后保持不变。该领域使用的一些重要技术包括粉末冶金(PM)、电化学沉积，以及一些不太常见的技术，如化学气相沉积(CVD)、冷喷涂、分层组装、金属浸渗和预制件浸渍。
利用PM，石墨烯与金属粉末原料混合，生成一种复合材料，然后通过烧结、压制或轧制过程单独或联合致密化，将其压实成大块形状。
简单的混合技术，通过机械，磁性，或声波可以用来制备复合粉末或更复杂的，如球磨或机械合金化在固态。
通过电化学沉积，无论是电镀还是化学镀，石墨烯的分散性都得到了改善。第一种方法是利用电源在阴极上沉积一层复合薄膜。这样可以更好地保存石墨烯的性能。其次，金属盐通过热化学方法分解，释放金属离子，与石墨烯形成复合材料，如石墨烯-金属纳米颗粒，石墨烯氧化物两侧的铜层夹心纳米复合材料。yabo214
分子级混合或PM也被用于生产用银或镍纳米颗粒装饰的石墨烯，用作铜基体的填充剂。yabo214CVD是一种基于石墨烯包裹铜粉，然后压实成块状的技术。这实现了复合材料的大块形成，改善了分散性和界面的良好结合，同时避免了其他机械技术对石墨烯结构的破坏。另一种方法是通过原位化学气相沉积(CVD)在铜粉表面生长石墨烯，以及通过在金属薄片上生长石墨烯生成生物激发的纳米层压板，然后再进行自组装和固结。这种结构可以通过电沉积、化学沉积或热化学沉积产生。
逐层组装速度很慢，但可以生产出各种各样的铜-石墨烯复合薄膜。金属浸渗是将熔化的金属引入到增强预制体中，以克服某些复合材料(如钨铜合金)制备中的不溶性障碍。这些材料密度高，分布均匀，但会破坏增强层，并在界面上引起不必要的反应，同时破坏石墨烯结构。
其他Graphene-Metal复合材料
钨铜
一些可能适合加入石墨烯的新型合金包括Cu-W(铜-钨)和W-Cu(钨-铜)。这些是金属中金属的弥散，称为金属基复合材料，而不是真正的合金，因为它们不能相互溶解。当它们在不同的成分中创造时，它们表现出像铜一样出色的热电性能，但钨具有抗电弧侵蚀和低热膨胀系数。它们有望取代用于各种电气和焊接应用的传统Cu-W混合物，但无法满足更新的电气设备不断变化的需求，这些设备需要能够承受超高电压和大容量的触点材料。亚博网站下载
铝 - 石墨烯.
石墨烯纳米薄膜（GNFS）也已使用PM加强铝合金，以产生大量的机械性能，同时保持铝的特征延性并避免界面反应。
Nickel-Graphene
镍(Ni)和镍合金具有极强的强度和稳定性，广泛用于满足高温、极端环境的应用需求，如内燃机或涡轮叶片。使用镍粉和石墨烯薄片也制造出了类似珍珠的镍-石墨烯复合材料，其强度提高了73%，但延展性降低了28%。总的来说，这种结构比原来的碳化镍更坚固。最终石墨烯衍生的Ni-Ti-Al/Ni3C在高达1000°C的高温下仍然保持其硬度。镍-石墨烯复合材料的抗拉强度约为4GPa，是原镍的180倍。
其他人
以石墨烯作为第二相的其他金属基复合材料包括镁、镍、铂、金、钴、钯和硅。
高熵合金
2018年，报道了一种高熵合金纳米颗粒修饰石墨烯。这些多组分合金也被称为高熵合金(HEAs)，包含五个或更多不同类型的金属原子在固溶体中保持在单相结构。高的构型熵使这些组分保持在固溶体中，而不是形成金属间化合物。这种HEAs具有极强的抗腐蚀、耐磨性和抗氧化性，并且非常强。
这种强度的原因是石墨烯在防止金属原子从其位置滑落方面所起的作用。超薄但超强的石墨烯层在物理上阻止了金属原子的滑动，从而防止了金属断裂。这种坚固的复合材料可以用于许多方面，从汽车用途和航空航天设计，以及在建筑结构和工业过程中。
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