本文先采用熔融和溶液共混两种方法制备聚合物碳纳米复合材料并研究其导电和导热性能。系统分析和总结了影响复合材料电导率和热导率的因素，如填料和聚合物基体的结构与性能、加工工艺、退火处理、两种或两种以上填料的协同作用等。在引入纳米孔的基础上，本文成功增韧了石墨烯微片-炭黑/聚碳酸酯纳米复合材料，其缺口冲击韧性比纯聚碳酸酯提高了约60%。同时，纳米孔的加入还使得复合材料的电导率提高了2-3个数量级，却没有损害复合材料的其它机械性能（如拉伸强度、弹性模量、弯曲强度、硬度等）。不同于复杂的印刷和组装技术，本研究使用的是简单的热处理方法来改变复合材料的纳米特征，可以比较容易地移植到其它的结构材料。随后本文利用原位球磨法在溶剂中制备聚氯乙烯/石墨烯复合材料，然后再浇铸成型得到复合薄膜，测试其热稳定性和机械性能。利用原位球磨法的优势，使石墨烯均匀分散于聚氯乙烯基体并形成良好的界面粘附，提高了复合材料的热稳定性和机械性能。球磨法与超声法对比的结果表明，球磨法制备的复合材料拉伸强度远大于超声法，当石墨烯含量为1wt%时，拉伸强度提高了60%左右。这是因为球磨制备的复合材料中，石墨烯和聚氯乙烯分子间既有物理缠绕作用又有化学吸附作用，两者相容性比较好，石墨烯的聚集程度也比较低。