石墨烯是一种单层碳原子排列成的二维材料，具有高强度、高导电性和高导热性等优异性能。石墨烯的加入可以提高复合材料的力学性能和导电性能等方面的性能。石墨烯增强复合材料的机理主要包括两个方面：一是基质与填料的相互作用机制，二是填料本身的性质影响机制。
在基质与填料的相互作用机制中，石墨烯与基质之间的相互作用对于复合材料性能的影响非常重要。石墨烯的高表面积和晶格结构可与基质相互作用，增加复合材料的界面强度和相容性。石墨烯的高导电性和高导热性有利于提高复合材料的导电和导热性能。
在填料本身的性质影响机制中，石墨烯特有的二维结构、高表面积和高比表面积等优异性能，使其作为复合材料的填料具有很大的优势。石墨烯的单层结构可以有效地防止裂纹的扩展，从而提高复合材料的强度和韧性。石墨烯的高比表面积也有利于增加复合材料的接触面积，提高界面强度和耐磨性。
石墨烯的加入可以显著提高复合材料性能，其机理在基质与填料的相互作用和填料本身性质方面都发挥着重要作用。