Wasserstoff ist einer der wichtigsten Energieträger der Zukunft. Diese neue Perspektive einer klimafreundlichen Energiespeichermöglichkeit ist jedoch mit einigen Herausforderungen verbunden. Das Wasserstoffmolekül kann auf Grund seiner Größe sehr leicht durch alle Arten von Materialien, insbesondere Polymere, diffundieren. Für einen effizienten Transport und eine effiziente Nutzung von Wasserstoffgas ist es daher notwendig, funktionelle Materialien zu entwickeln, die als Dichtungen in Hochdruckanwendungen eingesetzt werden können und eine geringe Durchlässigkeit für kleine Moleküle aufweisen. Polymerverbunde, die mit 2D-Nanofüllstoffen versetzt sind, bieten eine Lösung für dieses Problem, da die Füllstoffe ein hohes Seitenverhältnis haben und einen gewundenen und daher längeren Weg für die Diffusion der Gasmoleküle schaffen. Graphenoxid (GO) ist ein anorganischer Füllstoff, der aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften, darunter hohe mechanische Festigkeit und thermische Stabilität, große Aufmerksamkeit erregt hat. Allerdings weist GO eine hohe Oberflächenpolarität auf und die Füllstoffe neigen in technischen Elastomeren wie Polyurethanen zur Agglomeration. Dies beeinträchtigt die Barriereeigenschaften der entsprechenden Verbundmaterialien. In dieser Arbeit wurde die Oberfläche von GO Partikeln durch eine nasschemische Silanisierung modifiziert um die Dispersionseigenschaften und die Matrix-Füllstoff-Wechselwirkungen in Polyurethanen zu verbessern. Die Oberflächeneigenschaften wurden vor und nach der Modifizierung mit FT-IR Spektroskopie, TGA, Zeta-Potential-Untersuchungen und XPS gemessen und bestätigen die erfolgreiche Anbindung des amino-funktionellen Silans. Der modifizierte Füllstoff sowie ein unmodifizierter Referenzfüllstoff wurden in ein Polyurethanharz eingebracht und die thermischen sowie die mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Füllstoffkonzentration untersucht. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass eine homogene Verteilung der Partikel in der Polymermatrix einen entscheidenden Faktor für die mechanischen Eigenschaften der Verbundmaterialien darstellt.