本发明涉及石墨烯及其复合材料的制备的技术领域，具体涉及一种碳纳米管制备石墨烯的方法及其应用，室温下，将碳纳米管在溶剂中进行分散，并将其分散液涂敷在洁净的金属基片表面；待溶剂挥发后，在室温无润滑条件下，用金属基片将碳纳米管夹在中间进行轧制；轧制一次后，将样品对半折叠，继续轧制，重复对折、轧制至一定道次；轧制完成后，碳纳米管逐渐展开生成石墨烯。本发明的制备方法无需采用化学试剂，工艺简单，无化学污染，效率高，能得到层数低的高质量石墨烯，适合工业化生产。本发明利用本发明制备的石墨烯直接作为增强体，实现复合材料强度与塑性的良好平衡，同时能突破添加石墨烯体积分数的限制，使复合材料达到更高的强度。