本发明公开了一种亚稳态复合材料及其制备方法。本发明的亚稳态复合材料具有核壳结构，核为含氟聚合物包覆的铝颗粒，壳层为磺化石墨烯包覆层或还原氧化石墨烯包覆层。其制备方法包括：1)将铝颗粒分散液加入含氟聚合物溶液中，进行混合，再分离，得到含氟聚合物包覆的铝颗粒；2)将磺化石墨烯或还原氧化石墨烯分散在溶剂中制成分散液；3)将含氟聚合物包覆的铝颗粒加入步骤2)的分散液中，进行混合，再分离，得到亚稳态复合材料。本发明的亚稳态复合材料不仅具有均匀、致密、界面结合良好的包覆结构，而且还具有活性铝利用率高、传热效率好、能量释放快、耐热性和稳定性好等优势，且制备工艺简单可控、成本低，适合大面积应用。