石墨烯是一種二維晶體，從石墨材料中剝離出來，由碳原子組成的原子厚度只有一層。石墨烯在狹義上是指單個石墨，厚度為0.335nm，只有一層碳原子。但是實際上，10層以內的石墨結構也叫石墨烯，10層以上叫石墨膜。單層石墨烯是指只有一個碳原子層厚度的石墨，碳原子之間通過共價鍵連接在一起，形成蜂窩結構。好的石墨烯粉體具有理想的二維晶體結構，由六邊形晶格組成。

　　石墨烯粉體以其特殊的結構具有優異的性能，引起了科學界的較大關注，成為材料科學研究熱點。

　　(1)機械性質。是目前已知的世界上至薄的材料(0.34nm)，也是歷史上至結實的材料，強度達到130GPa，比世界上至好的鋼材高出約100倍以上，楊氏模量達到1.054-1.060TPa。它具有好的靈活性，可拉伸到自身尺寸的120%，用石墨烯制作包裝袋，質量非常輕，但能承受約2t的東西。硬度比莫爾斯硬度10級鉆石高，但韌性(彎曲可能性)好，迄今為止很少有材料能同時具有這兩種性質。

　　(2)石墨烯粉體電磁性能。電子在石墨烯粉體上傳輸的阻力很小，在亞微米距離移動時沒有散射，具有很好的電子傳輸性質，電子的運動速度達到光速的1/300，遠遠超過一般導體上電子的運動速度。近期的研究表明，載流子遷移率比商用硅高10倍(15000CM2 V-1 S-1)，是目前移動率至高的銦溴材料的2倍，因此預測它將成為硅的替代品，改變人類的生活。此外，石墨烯粉體還具有室溫量子霍爾效應和室溫鐵磁性等特殊性質。

　　(3)石墨烯粉體散熱性能。導熱性能很強，單層石熱導率達到5000 W/m K，室溫下是純鉆石的3倍，金屬銅的12倍。

　　(4)還具有97.4%的光透射率，其理論比表面積高2630平方米G-1。

　　由于石墨烯粉體的快速導熱和快速導熱特性，它已成為傳統石墨導熱膜的理想替代品，廣泛應用于智能手機、平板電腦、大功率節能LED照明、超薄液晶電視等散熱領域。除了高導熱外，還具有其他優良的理化特性，在下游有廣泛的應用。例如，導電率高，可應用于集成電路、導電劑、傳感器、鋰等領域。比功率高，可用作電容器和儲能元件。柔性、彎曲不影響性能，可作為柔性材料用于曲面屏和可穿戴設備。具有高透光率，可用于透明導電薄膜。

　　石墨烯產品形態包括薄膜和粉末兩種，石墨烯粉末的應用領域有：(1)鋰電池陽極材料的導電添加劑，可以提高充電放電速度和循環性能。(2)超容量電極材料，儲能活性強，循環性能好。(3)用特性涂料作為添加劑，在防腐涂層、熱涂層和導電涂層中提高涂層性能。(4)能源和化學領域使用的有效催化劑。

　　石墨烯薄膜應用于：(1)熱導膜、智能手機、平板電腦等熱層。(2)用于柔性顯示和可穿戴設備等領域的柔性顯示(3)用于可穿戴設備、醫療和環境監測領域的傳感器材料(4)用于計算機、高頻芯片、電子部件等的集成電路基本材料。

　　石墨烯的相關研究從1994年開始，2004年英國科學家安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖羅夫成功分離石墨烯，獲得了2010年諾貝爾物理學獎。近年來，它研究不斷升溫，專利數量不斷增加，產業化進程也不斷推進。石墨烯的上游包括石墨等資源、設備、系統等，下游應用領域包括導熱、導電、柔性顯示、油墨油漆等，中游有石墨烯粉末和石墨烯薄膜兩種產品形態。