石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。

　　石墨烯既是薄的材料，也是強韌的材料，斷裂強度比的鋼材還要高200倍。同時(shí)它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。它是目前自然界薄、強度的材料，如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。

　　石墨烯目前有潛力的應用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來(lái)生產(chǎn)未來(lái)的超級計算機。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會(huì )快數百倍。

　　另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是小的氣體原子(氦原子)也無(wú)法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽(yáng)能電池板。

　　作為目前發(fā)現的薄、強度、導電導熱性能強的一種新型納米材料，石墨烯被稱(chēng)為"黑金"，是"新材料之王"，科學(xué)家甚至預言石墨烯將"徹底改變21世紀"。極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。

　　石墨烯對物理學(xué)基礎研究有著(zhù)特殊意義，它使一些此前只能紙上談兵的量子效應可以通過(guò)實(shí)驗來(lái)驗證，例如電子無(wú)視障礙、實(shí)現幽靈一般的穿越。但更令人感興趣的，是它那許多“極端”性質(zhì)的物理性質(zhì)。

　　因為只有一層原子，電子的運動(dòng)被限制在一個(gè)平面上，石墨烯也有著(zhù)全新的電學(xué)屬性。石墨烯是上導電性的材料，電子在其中的運動(dòng)速度達到了光速的1/300，遠遠超過(guò)了電子在一般導體中的運動(dòng)速度。

　　在塑料里摻入百分之一的石墨烯，就能使塑料具備良好的導電性;加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。在此基礎上可以研制出薄、輕、拉伸性好和韌新型材料，用于制造汽車(chē)、飛機和衛星。

　　隨著(zhù)批量化生產(chǎn)以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應用步伐正在加快，基于已有的研究成果，實(shí)現商業(yè)化應用的領(lǐng)域可能會(huì )是移動(dòng)設備、航空航天、新能源電池領(lǐng)域。

　　消費電子展上可彎曲屏幕備受矚目，成為未來(lái)移動(dòng)設備顯示屏的發(fā)展趨勢。柔性顯示未來(lái)市場(chǎng)廣闊，作為基礎材料的石墨烯前景也被看好。有數據顯示2013年全球對手機觸摸屏的需求量大概在9.65億片。到2015年，平板電腦對大尺寸觸摸屏的需求也將達到2.3億片，為石墨烯的應用提供了廣闊的市場(chǎng)。韓國三星公司的研究人員也已制造出由多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏，相信大規模商用指日可待。

　　另一方面，新能源電池也是石墨烯早商用的一大重要領(lǐng)域。之前美國麻省理工學(xué)院已成功研制出表面附有石墨烯納米圖層的柔性光伏電池板，可極大降低制造透明可變形太陽(yáng)能電池的成本，這種電池有可能在夜視鏡、相機等小型數碼設備中應用。另外，石墨烯超級電池的成功研發(fā)，也解決了新能源汽車(chē)電池的容量不足以及充電時(shí)間長(cháng)的問(wèn)題，極大加速了新能源電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這一系列的研究成果為石墨烯在新能源電池行業(yè)的應用鋪就了道路。

　　由于高導電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應用優(yōu)勢也是極為突出的。前不久美國NASA開(kāi)發(fā)出應用于航天領(lǐng)域的石墨烯傳感器，就能很好的對地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結構性缺陷等進(jìn)行檢測。而石墨烯在超輕型飛機材料等潛在應用上也將發(fā)揮更重要的作用。