聚氨酯具有良好的保温、隔音、抗震性能，因而被广泛用于汽车、建筑、包装、家具、家电以及服装等众多领域中。随着时间的推移，聚氨酯的用量还在逐年增加，预计到2025年其市场规模将达到931亿美元。为了更好地满足市场需求，同时拓展聚氨酯的应用，对聚氨酯进行改性，以获得轻量化、高性能的聚氨酯复合材料成为当前市场的热点。
石墨烯在稳定性、机械柔韧性、导电性、比表面积等方面性能优异，将石墨烯与其他材料进行复合往往能够得到具有独特、优良性能的复合材料。将石墨烯与聚氨酯结合显然也会碰撞出精彩的火花。
最近几年，国内外在研究石墨烯-聚氨酯复合材料方面乐此不疲，获得了众多性能优异的复合材料，有效扩大了聚氨酯的应用，使聚氨酯牢牢坐稳“第五大塑料”的交椅。
轻质高性能复合泡沫
石墨烯拥有超高的比表面积和强度，通过石墨烯改性聚氨酯能够使聚氨酯泡沫的密度降低近30%，同时有效提升材料强度，实现了聚氨酯泡沫的轻量化和强度增加。2018年，福特公司开发了一种“石墨烯增强聚氨酯泡沫”，将其应用到野马等汽车上，不仅降低了10%的部件重量，而且使噪音降低17%、机械性能增强20%、耐热性提高30%。
高效太阳能吸热材料
通过石墨烯改性聚氨酯复合材料，能够有效提升材料的吸光性能，借助聚氨酯本身的保温性，得到高效的太阳能吸热材料，在海水淡化、太阳能发电方面潜力巨大。我国学者制备得到的一种石墨烯/聚氨酯复合材料，其太阳能光热效率在80%以上，将其作为光接收器，可实现高效太阳能蒸发发电。最近，国外开发出一种多孔氧化石墨烯聚氨酯纳米复合材料，在理想状态下其太阳能热效率高达96.5%，能够稳定地蒸发水分，是一种理想的海水淡化材料。
高性能吸油复合海绵
石油泄漏是造成海洋环境污染的罪魁祸首之一，其处理十分困难，借助石墨烯-聚氨酯复合材料则能够有效应对该问题。通过在聚氨酯海绵中添加石墨烯能够得到高性能吸油复合海绵，该材料可以在10秒内吸收自身重量700倍的油分，并且拥有99.99%的分离效率，能够重复使用，在应对石油泄漏、油水分离等方面的应用前景良好。
高灵敏传感材料
在聚氨酯棉中涂覆石墨烯可以得到一种具有高压感的柔性复合材料，能够用于压力传感器中，有效提升传感器的灵敏度。有研究表明，在一些低成本、低灵敏度的压力传感器上使用该复合材料，能够有效提升传感器的灵敏度，达到电子应用所需量级，同时其耐用性也显著提升，在使用1万次后依然可以稳定输出信号。可见，这种高灵敏传感材料对于降低传感器成本、提升灵敏度以及耐用性的帮助巨大，在传感器市场中大有可为。
除了上述应用之外，石墨烯聚氨酯复合材料还可被用于电磁干扰屏蔽、消音、自修复以及药物载体等众多领域中。可以看出，通过石墨烯改性聚氨酯能够得到性能优异的复合材料，有效提升了传统聚氨酯产品的性能，使聚氨酯得到了更加广阔的应用。