二维材料可以在最大强化限制下独特地跨越其周围复合材料基体的物理尺寸。然而，连续二维材料占高体积分数时的排列和组装仍面临巨大挑战。
尝颈耻等人通过堆迭和折迭的方法制作了多达320平行层、厚度跨度从0.032到0.11毫米的定向石墨烯/聚碳酸酯复合材料，在聚碳酸酯只有0.082%这样极低的体积分数下显着提升了有效弹性模量和强度。与之类似的，通过横向剪切滚动方法制成的阿基米德螺旋纤维也表现独特，其拉伸伸缩率达110%、比芳纶大30倍。两种复合材料在石墨烯平面轴向和透明方向分别都具有各向异性导电性。
这些复合材料在聚合物体积分数高度减少的情况下都具有很好的机械强化、电学和光学性质。