石墨纳米薄片,作为一种新兴的纳米材料,拥有独特的二维空间结构和优异的机械、热学和电学性能。由于其独特的物理性能、化学可协调性和潜在的应用价值,从而引起强烈的关注。本文利用微波作用使氧化石墨(GO)的偶极子沿电磁场改变方向,使施加的电磁能转化为热能来制备微波膨胀还原石墨纳米薄片(wGO),通过EDS、TGA、 FT-IR、元素分析表征微波的还原作用,通过XRD、拉曼光谱、TEM、AFM表征wGO的结构和形貌特征,同时分析了GO、wGO的粒径分布和比表面积变化以及在溶剂中的分散性能。利用异氰酸酯与GO表面的羟基和羧基反应生成氨基甲酸酯和酰胺来制备十八烷基异氰酸酯改性的GO(iGO),通过FT-IR、TGA、XRD、拉曼光谱分析表面化学基团和结构的变化,通过激光粒度分析、AFM、SEM以及在溶剂中的分散性能来表征iGO的微观结构和改性效果。利用原位溶液法合成wGO/TPU纳米复合材料,通过FT-IR, XRD,DSC和DMA分别表征复合材料的微相结构和动态性能,通过SEM观察wGO在TPU中的分散情况,同时分析了wGO纳米填料对TPU物理性能的增强作用。主要研究结果如下：(1)研究表明wGO中氧的含量明显减少,表面的含氧极性基团经微波作用分解,说明微波照射对GO有还原作用；同时微波对GO有剥离作用,使层间距增大,从而使微粒粒径变小比表面积增大。(2)分析表明十八烷基异氰酸酯通过化学键的形式接枝在GO表面,改变了GO的极性,能在有机溶剂中充分润湿和稳定分散,且在较长时间下不发生团聚；经异氰酸酯改性,iGO薄片层中碳原子的构型没有变化,而其层间距较GO增大变为1.23nm。(3)结果表明wGO在TPU基体中有良好的分散性,当wt%在3%时,拉伸强度提高了116.1%；在wt%在2%时,复合材料的导电性能达到渗滤阂值,其性能提高了6个数量级；复合材料的导热性能在wGO为5%时,提高了81.6%；wGO在TPU中与其硬段相紧密结合,在一定范围内,wGO/TPU复合材料内部软硬相之间的混合程度降低,微相分离程度更高,在室温下有更好的储能模量。