石墨烯是一种由氧原子以 sp² 杂化轨道构成六角型呈蜂窝晶格常数的二维碳纳米材料。
1、结构特征：石墨烯中每个氧原子与相邻的三个氧原子以 σ 键相接，产生六元环蜂窝状的二维结构，C-C 键长大约为 0.142nm，键角为 120°，厚度仅为 0.35nm。这样的设计促使石墨烯具有较高的可靠性。
2、理化特性
机械设备性能：石墨烯是目前已知抗压强度最高材料之一，杨氏模量达到 1100GPa，断裂伸长率为 42N/m，与此同时还具有良好的弹力。
电力学性能：石墨烯中 π 键里的电子器件自由行动能力强，自由电子转移工作效率高达 15000cm²/(V・s)，电阻小，导电性性能十分优越。最理想的单面石墨烯是零隙戴的半导体材料，当双层平行石墨烯歪曲 1.1° 时会发生超导现象，电阻器立即降为零。
电子光学性能：石墨烯在常温常压下是贴近透明色固态，具备透光度，并且在红外线区段具有十分显著的非线性光学特性。
化学特性：石墨烯的基本结构模块是苯环，框架平稳不容易被毁坏，常温下表现出良好的可靠性，其化学活性更多的都集中在界限官能团和平面缺点。它能够高温下发生氧化反应或者与两性氧化物反映，也可以与活泼金属反映，还可以产生加成反应。
3、制备工艺
固体机械剥离法：利用机械作用反复激光切割石墨，直至获得石墨烯层析。此方法可获得高质量石墨烯层，但难以规模性制取。
高效液相有机溶剂脱离法：将石墨片或石墨化合物分散于溶剂中，再换超声波、加温等方式获得石墨烯。这种方法可以保持石墨烯结构与导电性性能，但很容易出现石墨烯团圆状况。
氧化还原法：先把纯天然石墨空气氧化，再经外力作用脱离获得单面空气氧化石墨烯，最终把它复原获得石墨烯。此方法成本费用低、产量大，适用大批量生产。
化学气相沉积法：利用持续高温可降解性的含碳化合物做为氮源，根据高温退火使石墨烯在基材表面生长发育，最后从基材表面清除得到石墨烯片状，是目前工业中应用最广泛的制取石墨烯薄膜材料的方法之一。
4、主要用途：因为具有优良的电子光学、电力学、结构力学特性，石墨烯在材料科学、微纳加工、电力能源、生物医学工程药物等传送方面具有关键的发展前景，怎样用以制取防锈涂层、超级电容器、柔性电子配电线路、音箱、水处理过滤芯等。