原子间的主要键结包括：离子键 (Ionic Bonding)、共价键 (Covalent Bonding) 及金属键 (metallic Bonding)；而次要键结的键结力主要源自原子或分子间的偶极（dipoles），包括：π-π 键、静电力（Ionic Interactions）、凡得瓦尔键（van der Waals）及氢键 (Hydrogen bonds)。许多一般的分子皆由一群原子以强而有力的「共价键」键结合在一起。而现代的高分子乃由极大的分子所组成之分子材料，并以固态存在，这些材料的某些性质都强烈地受到「凡得瓦尔键」及「氢键」等次要键结存在的影响。原因在主价键强度比次价键大很多，因此键长与键角很难有大量的变化。而且高分子链间的主要作用力为次价键，因此影响高分子运动的主要是次价键。为了有效提升高分子复合材料之性质，石墨烯于高分子基材之分散性及其与高分子基材是否具有化学键结，将是重要的决定因素，尤其要考虑在各种改质技术中，选择适当的化学官能基及改质方法，才能有效地将石墨烯分散于高分子基材。一般来比较键结力为共价键：离子键：金属键：氢键：凡得瓦尔键 = 1：1：1╱3：1╱10：100，也就是说共价键的键结力更强，凡得瓦尔键更弱。若我们将上述键结简单再分类为「共价键」及「非共价键」，则共价键多以 graft to (嫁接) 及Esterification（酯化）等方式进行，非共价键又可分为 π-π 键、静电力、凡得瓦尔键（van der Waals）及氢键。我们先来看一些共价键的研究包括：1). Lu 的研究团队发展一种合成官能基改质之石墨烯的方法，藉由 diazonium addition 反应，在石墨烯表面形成共价键，然后进行 atom transfer radical polymerization (ATRP) 合成 graphene╱PS 奈米复合材料，如图 1所示。2). Ma 等研究团队在原位聚合法中，以 PAA (Poly amic acid, 聚亚酰胺前驱体) 聚合的起始平台，使 GO 与 PI 基材间形成共价键键结，提供一个很强的界面作用力，因此能有效的改善 GO╱PI 复合材料之机械性质。如图 2 所示。3). Tsai 等研究团队加入接枝 glycidyl methacrylate (g-TrG) 的石墨烯制备聚亚酰胺╱石墨烯复合薄膜，聚亚酰胺的二胺会因为改质石墨烯 (g-TrG) 接枝的单体 开环以形成有效的共价键结，可有效降低俩异质间所产生的接口热阻抗，使得声子的振动更易在两者间扩散。至于非共价键的研究包括：1). Gao 等以 nitrene chemistry 将石墨烯官能基化，其反应有许多优点，例如：可以得到各种官能基 (如：hydroxyl、carboxyl、amino、 bromine、long alkyl chain 等) (如图 3 所示)；由于 GO 较容易制备，其反应进行 nitrene cycloaddition 时 GO 同时被还原为 graphene，因此容易利用此方法大量改质；据其报导，所改质之 graphene 为单层结构，而且于有机溶剂中有很好的溶解度。2). Ma 等研究团队以非共价键结的方式改质 GNS，将接口活性剂吸附于 GNS 表面，不仅有效避免 GNS 聚集的现象，更可提升 GNS 与 PU 高分子基材的兼容性，使 GNS 能有效分散于高分子基材中，有效建构出完整的 GNS 导电通路。3). 在 PANI╱石墨烯复材的相关研究，透过 PANI 苯环与石墨烯间的 π-π 键，及 PANI 氨基与石墨烯间的静电力与氢键来提高导电性。4). 在 GO╱PANI 复合薄膜系透过 π-π 键、静电力及氢键，在 GO╱PVA 复合薄膜系透过两异质间羟基的氢键键结应用在阳极 MFC 具有良好的产电性能。高分子中的分子链是原子以共价键结合起来的，分子既不能电离，也不能在结构中传递电子，所以高分子具有绝缘性。高分子的分子链缠绕在一起，许多分子链上的基团被包在里面，当有试剂分子加入时，只有露在外面的基团容易与试剂分子作用，而被包在里面的基团不易反应。所以高分子化合物的化学反应性能较差，对化学试剂显得比较稳定，对其他异质的合成也是这样。很明显看出，用在机械性及导热性强调「界面」，越强的键结力对这两类性能有利，选择共价键是更佳选择；而导电性及吸附、催化等性质强调「表面」，更要视实际需要来调整键结力大小。甚至基材以孔隙、块状、薄膜方式来符合结构需要，两异质间除了考虑键结力及界面外，更终还是回到「机转」上面去思考，这才是石墨烯相关领域进行研究的学者应去注意的地方。切勿囫囵吞枣，魔鬼出在细节。