由于膨胀石墨不仅保留了天然石墨的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、导电性等优良性质，而且还具有许多特有的优良性能，例如柔软性、回弹性、自粘性、不渗透性、吸附性和低密度等特性，所以在石油、化工、原子能、电力，制药等方面的应用尤为广泛。随着科技进步和高科技的开发，膨胀石墨这种新的工程材料，在高速、耐腐蚀、耐磨和节能等高新领域中，逐步取代了某些金属材料和有机合成材料。
膨胀石墨有疏水性和亲油性,可以在水中有选择性地除去非水性的溶液,如从海上、河流、湖泊中除去浮油。膨胀石墨在吸油时能形成一定的缠绕空间,可储存远大于其总孔容的油类物质。吸附大量油后可集结成块,浮在液面,便于收集,并可再生处理,循环使用。由于膨胀石墨基本由纯碳组成,无毒和具有化学惰性,所以在水中不会造成二次污染。此外,膨胀石墨还可用于工业废水乳状液除油以及除去可溶于油的物质,如农药等,并对许多其他有机或无机有害成分有良好的吸附效果。除了可在液相中进行选择性吸附,膨胀石墨对工业废气及汽车尾气所产生的大气污染主要成分如SOx和NOx也有一定的脱除效果。
王鲁宁等将膨胀石墨用于处理毛纺厂印染废水，静态条件下，废水中化学需氧量（COD）的平均去除率达到了40%，色度平均降低40%。现场应用时，废水中COD的平均去除率达到20%，色度平均降低20%。现场实验表明，膨胀石墨在毛纺印染废水的处理中有其独特的应用前景。
刘成宝等以膨胀石墨为吸附剂自制吸附柱作为污水处理装置, 结果表明水流速度控制在70L/h,填充密度控制在9g/L,吸附流程控制在2m时,既能达到油田污水的回注标准,又能满足经济性要求。
膨胀石墨可后处理成柔性石墨作为密封材料使用。与传统密封材料(如石棉、橡胶、纤维素及其复合材料)相比,柔性石墨可用温度范围较宽,在空气中可用范围在-200℃-450℃,在真空或还原性气氛中可到3000℃,且热膨胀系数小,在低温下不发脆、不炸裂,在高温下不软化、不蠕变,因而被冠以“密封王”的美誉,目前已广泛应用于石油化工、机械、冶金、原子能等行业。
膨胀石墨有良好的生物相容性、无毒、无味、无副作用等特点,是一类非常重要的生物医学材料。
沈万慈等对膨胀石墨作为医用敷料对模拟体液的吸附吸收性能、对微生物(细菌)的吸附抑制性能等方面的进行考察,结果表明，膨胀石墨对模拟体液的吸附吸收量明显高于对水和NaCl溶液的数值,且明显高于普通脱脂纱布和不粘纱布的数值；对人体血浆的接触角数值接近90°,说明膨胀石墨作敷料时对创面的粘性较小,有利于敷料的更换和减小患者更换敷料时的痛苦；对六种细菌在固相接触状态时有吸附效果,有抑菌环出现,且对细菌种类无针对性,说明抑菌效果主要来自于物理吸附作用。基于优良的吸附引流性能、透气透水性能、与创面较小的粘连性能、不染黑创面的性能和对多种细菌的吸附抑制性能,膨胀石墨复合材料可作为性能优良的创面外用敷料,可以替代常规的纱布敷料,用于烧伤等创面效果很好。
在可充锌锰电池的锌阳极中添加膨胀石墨可以减小锌阳极充电时的极化,增强电极及电解液导电性,抑制枝晶形成,并能提供良好的成型特性,抑制阳极溶解和变形,延长电池寿命。另外锂可以通过气、液、固态及锂盐电解法与石墨形成GICs,这种GICs具有较低的电极电位和良好的嵌脱可逆性。
吴娟以自制的膨胀石墨改性活性炭/聚四氟乙烯复合物电极作为阴极,Ti/IrO2/RuO2作为阳极,Na2SO4溶液为电解质,在棉布隔膜电解体系中对4-氯酚的降解效果进行研究。结果表明：膨胀石墨的添加量为碳材料的20%,聚四氟乙烯与碳材料的比例为1：4的电极在电流密度为39mA/cm,电解质浓度为0.05mol/L,4-氯酚初始浓度为100mg/L,初始pH为11,电极间距为4cm时,膨胀石墨改性复合物电极作为阴极对阴极室内4-氯酚的降解效果最好,电解120mmin时4-氯酚的降解率高达98.7%。
相变储热材料的导热性能不好,换热性能差,影响其储能和释能效率。同时复合相变材料中多孔介质的孔隙率较小,内含相变材料少,导致其储能量低,这些缺点都限制了该材料的应用和发展。膨胀石墨丰富的孔隙结构、高导热性能，可以很好的弥补这些缺陷。
张正国等直接将膨胀石墨吸附石蜡,制备出了粉末状的石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料,并对石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料的储、放热性能进行了实验研究。实验结果表明,当石蜡质量含量为85.6%时,复合相变储热材料的储、放热时间分别比石蜡缩短了27.4%和56.4%,且复合相变储热材料具有很好的循环性能热稳定性。
赵建国等利用膨胀石墨孔隙结构的吸附性能,制备了聚乙二醇/膨胀石墨相变储能复合材料,用差示扫描热量法研究了材料的热性能。结果表明复合材料的相变温度不随聚乙二醇含量的改变而变化,材料的相变潜热随着聚乙二醇含量的增加而增加。复合材料的导热性能随着聚乙二醇含量的增加而减小。膨胀石墨的多孔结构对聚乙二醇有很好的吸附性能,聚乙二醇在固-液相变时,未见有液态聚乙二醇的渗出。
国外已于机舱座椅的夹层中添加部分可膨胀石墨,或将其制成防火密封条、防火堵料、阻火圈等,一旦起火迅速膨胀,堵塞火灾蔓延通道,达到灭火目的。此外,将可膨胀石墨的细颗粒加入到普通涂料中,可制得效果较好的阻燃防静电涂料。
蔡晓霞等对聚磷酸铵(APP)和膨胀石墨(EG)协同阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及其阻燃机理进行了研究。结果表明,APP和EG对EVA具有良好的协同阻燃效果。
膨胀石墨板材具有良好的导电导热性能,电热转换率97%以上,且能产生远红外线,是一种新型发热材料。膨胀石墨粉碎成微粉,对红外波有很强的散射吸收特性,是很好的红外屏蔽(隐身)材料。将可膨胀石墨制成烟火药,瞬间爆炸形成膨胀石墨并分散在预定空域形成气溶胶干扰云团烟幕剂。此外,膨胀石墨还可用作隔热保温、隔音材料、电磁屏蔽元件、催化材料。
任慧等制备了掺杂磁性粒子的膨胀石墨，铁氧化物沉积在膨胀石墨表层,随着二茂铁投入量的增大,膨胀石墨磁性能提高越明显,在0 A/m-7.958×10A/m磁场强度下测得其平均磁化强度≥8emu/g,在军用毫米波雷达频段的衰减率最高可达-10dB,质量消光系数大于1.0g/m,遮蔽效果优于现役毫米波干扰剂，是一种高效可靠的新型雷达遮蔽剂,在电子对抗领域有着广阔的应用前景。
黄绵峰等制备了膨胀石墨负载TiO2光催化材料，TiO2以纳米颗粒的形式附着在膨胀石墨薄片的表面，膨胀石墨疏松多孔的特殊蠕虫状结构，为TiO2提供高浓度的三维降解环境。该材料为漂浮型光催化剂，易于回收处理和再利用，在多次重复使用后，催化剂并没有明显的失活现象，仍表现出高的光催化效果。
