本研究中，一系列聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯纳米复合材料通过溶液复合法被制备得到，利用纳米压痕技术系统研究了其局部弹性力学性能、蠕变行为以及经Fe₃O₄颗粒掺杂后的介电行为。首先，石墨烯的添加能够有效提高纯PMMA基体的弹性模量、硬度和抗蠕变性能，特别是在加入含量为3wt%的石墨烯时，基体弹性模量从4.45GPa增加到5.69GPa，提高幅度约28%；第二，结合模量绘图法测试、Halpin-Tsai模型预测以及AFM相衬图分析，能够断定对于石墨烯含量为3wt%的PMMA纳米复合材料，简单增强是其主要的增强机理；第三，蠕变行为分析结果显示，利用纳米压痕实验能够获得材料的关键蠕变性能参数，如蠕变应力指数和蠕变特征松弛时间，其相比于耗时较长的传统蠕变测试方法具有显而易见的优势；最后，通过Fe₃O₄颗粒掺杂可有效改变PMMA/graphene纳米复合材料的介电行为，在同聚合物基体进行复合后Fe₃O₄颗粒和石墨烯难以保持原有的附载结构，而填料含量能够影响其在基体中的分散程度从而最终影介电性能。本研究涉及到的实验方法有益于广泛应用在其他聚合物纳米复合材料体系。