本發(fā)明涉及一種石墨烯改性復合材料活塞及其制備方法與應用，制備方法包括：將石墨烯粉末加入乙醇丙酮混合溶液中，分散均勻，然后超聲；將得到的溶液加入到酚醛樹脂丙酮溶液中，混合均勻；首先采用先驅體浸漬裂解法在活塞預制體表面制備改性界面層；將得到的有石墨烯/C界面層的活塞預制體再通過先驅體浸漬裂解法進一步致密化，重復先驅體浸漬裂解法直到活塞件密度達到1.73～1.78g/cm3；然后在2400～2600℃下進行2～3h石墨化處理，得到改性碳基復合材料活塞。本發(fā)明提供的改性碳基復合材料活塞，可以提高活塞抗熱腐蝕性能、室溫和高溫抗拉強度，降低熱膨脹系數(shù)，降低相應的發(fā)動機的油耗和有害物質排放量。