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(shí)際上,，10層以下的石墨結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),。完美的石墨烯具有理想的二維晶體結(jié)構(gòu)，由六方晶格組成,。

       石墨烯由于其特殊的結(jié)構(gòu)和許多優(yōu)異的性質(zhì)，引起了科學(xué)界的極大興趣,，成為材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)。

     (1)機(jī)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(rèn)的最強(qiáng)材料,。其強(qiáng)度可達(dá)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?shù)淖枇苄?，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(yùn)動的速度達(dá)到光速的1/300,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般導(dǎo)體中電子運(yùn)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(yù)言石墨烯將成為硅的替代品，從而改變?nèi)祟惖纳?。此外，石墨烯具有室溫量子霍爾效?yīng),、室溫鐵磁性等特殊性質(zhì),。(3)熱性質(zhì)。石墨烯具有非常強(qiáng)的熱導(dǎo)率,，單層石墨烯的熱導(dǎo)率可達(dá)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(yōu)異的透光性能,，光子透過率高出97.4%,，其理論比表面積高達(dá)2630 m2·g-1,。石墨烯的快速導(dǎo)熱散熱特性使其成為傳統(tǒng)石墨散熱膜的理想替代材料，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī),、平板電腦,、大功率節(jié)能LED照明,、超薄液晶電視等,。石墨烯除了熱導(dǎo)率高之外，還具有其他優(yōu)異的物理化學(xué)性能,，因此被廣泛應(yīng)用于下游,。例如,，它具有高導(dǎo)電性,，可用于集成電路,、導(dǎo)電劑、傳感器和鋰電池等領(lǐng)域,。高功率比,，可用作超級電容器和儲能元件；柔韌性強(qiáng),，彎曲不影響性能，可作為曲面屏和可穿戴設(shè)備的柔性材料,；具有高透光率,，可用于透明導(dǎo)電膜,。石墨烯產(chǎn)品形態(tài)包括薄膜和粉末，石墨烯粉末的應(yīng)用領(lǐng)域包括:(1)鋰電池正負(fù)極材料導(dǎo)電添加劑,，可提高充放電速度和循環(huán)性能；

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

    (3)傳感器材料,，用于可穿戴設(shè)備、醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域,；

    (4)集成電路基礎(chǔ)材料,，用于超級計(jì)算機(jī),、高頻芯片和精密電子元件等領(lǐng)域,。石墨烯的相關(guān)研究在1994年開始出現(xiàn),。2004年，英國科學(xué)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(xué)獎。近年來石墨烯的研究持續(xù)火熱,，專利數(shù)量不斷增加,，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也在推進(jìn),。石墨烯的上游包括石墨等資源,、設(shè)備和系統(tǒng),，下游應(yīng)用領(lǐng)域包括導(dǎo)熱,、導(dǎo)電,、柔性顯示屏,、油墨涂層等,。中游有兩種產(chǎn)品形態(tài):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,?！白陨隙隆狈ㄊ怯脛冸x法從石墨制備石墨烯層，如機(jī)械剝離、氧化還原法、液相剝離等,?！白韵露稀钡姆椒ㄊ峭ㄟ^重新排列碳原子來合成石墨烯,，如化學(xué)氣相沉積,、外延生長,、有機(jī)合成等。目前石墨烯的主流制備方法有氧化還原法、化學(xué)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(zhì)量和成本差異較大,，相應(yīng)產(chǎn)品的適用領(lǐng)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(xué)氣相沉積法是最常用的。

     此外,，少數(shù)企業(yè)正在探索應(yīng)用SiC外延生長法或液相剝離法進(jìn)行石墨烯量產(chǎn)。中國石墨資源豐富,，基礎(chǔ)儲量約占世界總儲量的24%。2016年石墨基礎(chǔ)儲量達(dá)7321.51萬噸,，其中結(jié)晶石墨探明儲量達(dá)3億噸。中國的石墨產(chǎn)量也處于世界前列,。2017年,，中國石墨產(chǎn)量已達(dá)78萬噸。隨著石墨烯的研究進(jìn)展,，很多石墨烯相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)開始準(zhǔn)備商業(yè)化,，石墨烯行業(yè)可能進(jìn)入快速發(fā)展階段，市場也在逐步擴(kuò)大,。預(yù)計(jì)2021年石墨烯在中國的市場規(guī)模將達(dá)到1026億元,。