石墨烯属于二维碳材料。
石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性，被认为是一种未来革命性的材料。
石墨烯是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/mK，高于碳纳米管和金刚石；常温下其电子迁移率超过15000cm²/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10⁻⁶Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料，因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管，由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。
石墨烯的应用领域非常广泛，主要集中在基础学科、新能源电池、柔性显示屏、传感器及复合材料等领域，在新能源领域，石墨烯可以作为超级电容器的理想材料，因其优秀的导电性、高密度和比表面积，与传统电池和传统电容器相比，在放电率、充电率和输出功率等方面均有显著提高，使其能新能源电池方面取得广泛应用，石墨烯还可以用于制造超轻防弹衣、超薄超轻型飞机材料等。
石墨烯自2004年首次展示以来，研究已经发展成为一个广阔的领域，现在每年发表大约10000篇涉及广泛主题的科学论文，石墨烯的独特结构和性能使其成为最有前途的纳米材料之一。
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