本发明涉及纳米炭复合材料领域，具体为一种兼具高强度高阻尼特性的石墨烯/SEBS复合材料及其制备方法。首先通过在石墨烯表面修饰多重氢键分子，得到多重氢键分子接枝的石墨烯纳米填料；再将上述多重氢键分子通过接枝反应引入到SEBS分子链段，得到多重氢键分子接枝的SEBS；最后通过溶液共混法在有机溶剂体系中混合上述多重氢键分子接枝的石墨烯和SEBS，搅拌均匀，除去溶剂，热压成型即获得到石墨烯/SEBS复合材料。该复合材料内部各组元的界面处均形成氢键网络，石墨烯纳米填料与氢键网络协同发挥作用，不仅显著增强SEBS基体的力学性能，也显著提升复合材料的粘弹阻尼性能，在高性能阻尼工程材料领域具有重要的应用前景。