石墨烯又稱”單層石墨片“，是指一層密集的、包裹在蜂巢晶體點(diǎn)陣上的碳原子，碳原子排列成二維結(jié)構(gòu)，與石墨的單原子層類似。

單層石墨烯之所以至今才被人們發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)楸碚魇侄蔚南拗?。目前表征石墨烯的有效手段主要?原子力顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、Raman光譜。

原子力顯微鏡的應(yīng)用使得觀測(cè)到單層石墨烯成為可能。單層石墨烯由于其厚度只有0.335nm，在掃描電子顯微鏡(SEM)中很難被觀測(cè)到，只有在原子力顯微鏡(AFM)中才能清晰的觀測(cè)到。原子力顯微鏡是表征石墨烯材料的Z直接有效的手段。

然而基于微機(jī)械剝離方法制得的石墨烯，產(chǎn)量很低，并且在微量的剝離物中摻雜著很多多層石墨片，直接用原子力顯微鏡觀測(cè)，效率很低。Geim等發(fā)現(xiàn)單層石墨烯附著在表面覆蓋著一定厚度(300nm)的SiO2層Si晶片上，在光學(xué)顯微鏡下便可以觀測(cè)到。這是由于單層石墨層和襯底對(duì)光線產(chǎn)生一定的干涉，有一定的對(duì)比度，因而在光學(xué)顯微鏡下可以分辨出單層石墨烯。

黑龍江石墨烯有完美的雜化結(jié)構(gòu)，大的共軛體系使其電子傳輸能力很強(qiáng)，而且合成石墨烯的原料是石墨，價(jià)格低廉，這表明石墨烯在應(yīng)用方面將優(yōu)于碳納米管。與硅相比，石墨烯同樣具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)；硅基的微計(jì)算機(jī)處理器在室溫條件下每秒鐘只能執(zhí)行一定數(shù)量的操作，然而電子穿過石墨烯幾乎沒有任何阻力，所產(chǎn)生的熱量也非常少。

另外，石墨烯本身就是一個(gè)良好的導(dǎo)熱體，可以很快地散發(fā)熱量。由于具有優(yōu)異的性能，如果由石墨烯制造電子產(chǎn)品，則運(yùn)行的速度可以得到大幅提高。速度還不是石墨烯的優(yōu)點(diǎn)。硅不能分割成小于10nm的小片，否則其將失去誘人的電子性能；與硅相比，石墨烯被分割時(shí)其基本物理性能并不改變，而且其電子性能還有可能異常發(fā)揮。因而，當(dāng)硅無法再分割得更小時(shí)，比硅還小的石墨烯可繼續(xù)維持摩爾定律，從而極有可能成為硅的替代品推動(dòng)微電子技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展。

由于石墨烯具有比表面積大、電導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，因而可以作為電極材料、傳感器、儲(chǔ)氫材料等。

石墨烯表面的含氧基團(tuán)可與水及OH-形成氫鍵，晶體外延型的1-2層石墨烯可靈敏地感知表面的離子密度，從而可以作為很好的pH傳感器。

石墨烯的表面可吸附氣體分子，而不同的氣體分子可以作為電子給體或受體，從而引起電導(dǎo)率的變化，這與固態(tài)氣體傳感器的作用機(jī)制相似。

在儲(chǔ)氫材料方面，合金如LaNi5、TiFe、MgNi等都有儲(chǔ)氫能力。其中，La和Ti合金為低溫(<150e)儲(chǔ)氫材料，但其儲(chǔ)氫能力低(<2wt%)；Mg合金為高溫儲(chǔ)氫材料，雖然理論儲(chǔ)氫量很高，但它的吸附P解吸動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定。此外，合金不僅價(jià)格昂貴而且比重大，因而在很大程度上限制了其實(shí)際應(yīng)用。在新型儲(chǔ)氫材料的開發(fā)研究中，人們發(fā)現(xiàn)碳納米管以及石墨烯等都有很好的儲(chǔ)氫能力，而且這些材料的價(jià)格低廉，能夠大幅度降低成本。

石墨烯有很好的導(dǎo)電性，與有機(jī)材料的接觸電阻小(石墨烯P并五苯：0116)0118M8；銀P并五苯：1156M8；銅P并五苯：118M8)，可與有機(jī)材料兼容，因而是很好的電極材料。