采用静电自组装法将氧化石墨烯(GO)分散在铝粉中,通过放电等离子烧结(SPS)制备了石墨烯铝基复合材料。采用改进的Hummers方法制备带负电荷的GO片,并用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)处理铝粉以获得表面正电荷。由静电自组装获得的氧化石墨烯-铝粉(GO-Al粉),实现氧化石墨烯在铝粉上的均匀吸附。SPS制备石墨烯铝基复合材料(Gr-Al)的快速烧结过程能够还原氧化石墨烯,同时减少有害碳化物的形成。使用拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对复合材料进行了相关测试,同时研究了Gr-Al复合材料的硬度和导热性能。结果表明,GO片均匀吸附在CTAB包覆的Al粉表面,实现了石墨烯在Al基体中的均匀分散。与铝基体材料相比较,0.2wt%石墨烯铝基复合材料的显微硬度和导热系数均明显提高,显微硬度(45.7 HV)提高41%,导热系数(203 W/(m·K))提高65%。