石墨烯是从石墨材料中剥离出来由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功将其分离并证实可单独存在，两人因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
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作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为黑金，是新材料之王，科学家甚至预言石墨烯将彻底改变21世纪，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，用来制造超微型晶体管，进而生产未来的超级计算机，用石墨烯取代硅后，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，另一方面它非常致密，即使是最小的气体原子如氦原子也无法穿透，这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料。
如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫，这种极轻且高强度的特性使其在众多领域具有巨大的应用潜力。
石墨烯既是最薄的材料也是最强韧的材料，其断裂强度比最好的钢材还要高出200倍，同时具备很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%，是目前自然界最薄且强度最高的材料。