石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维纳米材料，具有许多独特的物理、化学和机械性质。它以蜂窝状结构紧密排列，每个碳原子都以sp²杂化轨道与相邻的三个碳原子相连，形成稳定的六边形蜂窝状结构。石墨烯具有以下主要特性：
极高的强度和硬度：
石墨烯是已知的最薄、最坚硬的纳米材料，其强度是钢铁的20倍。
高导电性和导热性：
石墨烯具有极高的导电性和导热性，远超过铜和铝。
高透光性：
石墨烯几乎完全透明，透光率高达97.7%。
高比表面积：
石墨烯的比表面积高达2630 m²/g，使其在储能领域具有显著优势。
高柔韧性：
石墨烯具有20%的拉伸不断裂的柔性，适合应用于柔性电子产品。
石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和化学气相沉积法等。由于其卓越的性能和广泛的应用潜力，石墨烯在多个领域都有重要应用，如：
电子器件：石墨烯在高性能电子器件、透明导电膜、超级计算机和高灵敏传感器等方面具有巨大潜力。
能源领域：石墨烯在锂电池、超级电容、太阳能电池和储能系统中具有广泛应用前景。
航空航天：石墨烯的轻量化和高强度使其在航空航天领域具有广泛应用潜力。
生物医疗：石墨烯在生物传感器、药物输送系统和医疗成像等方面具有潜在应用。
复合材料：石墨烯与其他材料复合，可以显著提高材料的力学性能和导电性能。
石墨烯的发现和制备技术自2004年以来取得了显著进展，并因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。随着技术的不断发展和成熟，石墨烯在未来有望在更多领域发挥重要作用。