本发明公开了一种抗水树老化的复合材料及其制备、应用和性能测试方法。复合材料基于石墨烯和交联聚乙烯制成，其中石墨烯的层数为2层，其表面积为450～500m2/g。本发明采用溶液共混法以及掺杂的方式制备抗水树老化的复合材料。然后利用性能测试装置对其抗水树老化性能进行测试。本发明通过在交联聚乙烯中添加特定种类与含量的石墨烯，可抑制复合材料中的水树生长，水树尺寸大大减小，复合材料的抗水树老化性能显著提升。同时，采用本发明中的测试方法可以快速且准确的测定材料中的水树尺寸，为新一代抗水树老化材料的研发提供理论依据。