石墨烯(石墨烯)是從石墨材料上剝離下來的二維晶體，由碳原子組成，只有一層原子厚度。石墨烯狹義上是指單層石墨，厚度為0.335nm，只有一層碳原子。但實際上，10層以下的石墨結構也可以稱為石墨烯，10層以上的稱為石墨薄膜。單層石墨烯是指只有一個碳原子層厚度的石墨。碳原子通過共價鍵連接形成蜂窩狀結構。完美的石墨烯具有理想的二維晶體結構，由六方晶格組成。

       石墨烯由于其特殊的結構和許多優異的性質，引起了科學界的極大興趣，成為材料科學的研究熱點。

     (1)機械性能。石墨烯是世界上已知最薄的材料(0.34nm)，也是迄今為止確認的最強材料。其強度可達130GPa，約為世界上最好的鋼材的100倍，楊氏模量為1.054-1.060TPa，彈性極佳，可拉伸至自身尺寸的120%如果用石墨烯做成包裝袋，雖然重量極輕，但也就能承受2噸左右的貨物。石墨烯的硬度高于莫氏硬度為10的金剛石，但韌性(柔韌性)較好。迄今為止，很少有材料同時具備這兩種特性。(2)電磁性能。石墨烯中電子傳輸的阻力很小，在亞微米距離移動時沒有散射。具有良好的電子傳輸特性，其中電子運動的速度達到光速的1/300，遠遠超過一般導體中電子運動的速度。最新研究表明石墨烯具有很高的載流子遷移率(15000 cm2v-1s-1)，是商用硅片的10倍，也是目前已知遷移率最高的銻化銦材料的兩倍。所以預言石墨烯將成為硅的替代品，從而改變人類的生活。此外，石墨烯具有室溫量子霍爾效應、室溫鐵磁性等特殊性質。(3)熱性質。石墨烯具有非常強的熱導率，單層石墨烯的熱導率可達5000 W/m·K，是純金剛石的3倍，是金屬銅常溫下的12倍。(4) 石墨烯還具有優異的透光性能，光子透過率高出97.4%，其理論比表面積高達2630 m2·g-1。石墨烯的快速導熱散熱特性使其成為傳統石墨散熱膜的理想替代材料，廣泛應用于智能手機、平板電腦、大功率節能LED照明、超薄液晶電視等。石墨烯除了熱導率高之外，還具有其他優異的物理化學性能，因此被廣泛應用于下游。例如，它具有高導電性，可用于集成電路、導電劑、傳感器和鋰電池等領域。高功率比，可用作超級電容器和儲能元件；柔韌性強，彎曲不影響性能，可作為曲面屏和可穿戴設備的柔性材料；具有高透光率，可用于透明導電膜。石墨烯產品形態包括薄膜和粉末，石墨烯粉末的應用領域包括:(1)鋰電池正負極材料導電添加劑，可提高充放電速度和循環性能；

    (2)超級電容器的電極材料具有很強的儲能活性和優異的循環性能；(3)特性涂料，作為添加劑摻入防腐涂料、散熱涂料和導電涂料中，改善涂料性能；(4)高效催化劑，應用于能源和化工領域。石墨烯 film的應用領域包括:(1)導熱薄膜，用作智能手機、平板電腦的散熱層；(2)柔性顯示，應用于柔性顯示屏、可穿戴設備等領域；

    (3)傳感器材料，用于可穿戴設備、醫療和環境監測等領域；

    (4)集成電路基礎材料，用于超級計算機、高頻芯片和精密電子元件等領域。石墨烯的相關研究在1994年開始出現。2004年，英國科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功分離出石墨烯并獲得2010年諾貝爾物理學獎。近年來石墨烯的研究持續火熱，專利數量不斷增加，產業化進程也在推進。石墨烯的上游包括石墨等資源、設備和系統，下游應用領域包括導熱、導電、柔性顯示屏、油墨涂層等。中游有兩種產品形態:石墨烯粉和石墨烯膜。石墨烯編制方法可分為“自上而下”和“自下而上”兩種方法。“自上而下”法是用剝離法從石墨制備石墨烯層，如機械剝離、氧化還原法、液相剝離等。“自下而上”的方法是通過重新排列碳原子來合成石墨烯，如化學氣相沉積、外延生長、有機合成等。目前石墨烯的主流制備方法有氧化還原法、化學氣相沉積法、液相剝離法和外延生長法。不同制備方法得到的石墨烯質量和成本差異較大，相應產品的適用領域也不同。在石墨烯的上述四種制備方法中，氧化還原法和化學氣相沉積法是最常用的。

     此外，少數企業正在探索應用SiC外延生長法或液相剝離法進行石墨烯量產。中國石墨資源豐富，基礎儲量約占世界總儲量的24%。2016年石墨基礎儲量達7321.51萬噸，其中結晶石墨探明儲量達3億噸。中國的石墨產量也處于世界前列。2017年，中國石墨產量已達78萬噸。隨著石墨烯的研究進展，很多石墨烯相關產品已經開始準備商業化，石墨烯行業可能進入快速發展階段，市場也在逐步擴大。預計2021年石墨烯在中國的市場規模將達到1026億元。