石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)(xi)是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)种由单(dan)(dan)层(ceng)碳原(yuan)(yuan)子(zi)以(yi)(yi)sp²杂化轨道组成(cheng)(cheng)六角(jiao)型(xing)呈蜂(feng)巢晶格的(de)(de)二维碳纳(na)米(mi)材(cai)料(liao)，被誉为“21世纪的(de)(de)新材(cai)料(liao)之(zhi)王”。结(jie)构(gou)与性(xing)(xing)(xing)(xing)质原(yuan)(yuan)子(zi)结(jie)构(gou)石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)(xi)是(shi)(shi)(shi)(shi)碳的(de)(de)同(tong)素异形体之(zhi)一(yi)，由一(yi)层(ceng)碳原(yuan)(yuan)子(zi)组成(cheng)(cheng)，每个(ge)(ge)碳原(yuan)(yuan)子(zi)通过3个(ge)(ge)σ键(jian)与相邻碳原(yuan)(yuan)子(zi)连接，剩余1个(ge)(ge)p电(dian)子(zi)形成(cheng)(cheng)离(li)域大π键(jian)，形成(cheng)(cheng)稳定(ding)的(de)(de)二维蜂(feng)窝状结(jie)构(gou)。物理(li)特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)强(qiang)度(du)极(ji)高(gao)：抗(kang)拉强(qiang)度(du)达(da)(da)130 GPa，是(shi)(shi)(shi)(shi)钢(gang)的(de)(de)200倍(bei)以(yi)(yi)上(shang)，同(tong)时(shi)保持极(ji)轻(qing)的(de)(de)质量（密度(du)仅(jin)约(yue)2.2 g/cm³）。导电(dian)性(xing)(xing)(xing)(xing)优异：电(dian)子(zi)迁移率高(gao)达(da)(da)200,000 cm²/(V·s)，是(shi)(shi)(shi)(shi)硅的(de)(de)100倍(bei)以(yi)(yi)上(shang)，室温(wen)下量子(zi)霍尔(er)效应显著。导热性(xing)(xing)(xing)(xing)极(ji)佳：热导率约(yue)5000 W/(m·K)，是(shi)(shi)(shi)(shi)铜的(de)(de)10倍(bei)以(yi)(yi)上(shang)。透(tou)光性(xing)(xing)(xing)(xing)：单(dan)(dan)层(ceng)石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)(xi)对可(ke)(ke)见光的(de)(de)吸收率仅(jin)2.3%，几(ji)乎透(tou)明。柔(rou)韧(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)：可(ke)(ke)弯曲至180度(du)而不破裂，适合柔(rou)性(xing)(xing)(xing)(xing)电(dian)子(zi)器件(jian)。化学(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)质表面(mian)可(ke)(ke)通过化学(xue)修饰引入官能团（如羟(qiang)基(ji)、羧基(ji)），调控其亲水性(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)反应活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)。在氧气中高(gao)温(wen)下可(ke)(ke)燃烧生成(cheng)(cheng)CO₂，但(dan)在常温(wen)下化学(xue)稳定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)良好。

制(zhi)备(bei)方法(fa)(fa)机械(xie)剥离法(fa)(fa)用(yong)胶带反复(fu)剥离高(gao)定向热解(jie)石墨(mo)(mo)（HOPG），获得单(dan)(dan)(dan)层石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)。此方法(fa)(fa)简单(dan)(dan)(dan)但(dan)(dan)产量(liang)低(di)，适合实(shi)验(yan)室研究(jiu)。化(hua)学(xue)气相沉(chen)积(ji)（CVD）在(zai)高(gao)温下将甲(jia)烷等(deng)碳源分解(jie)，碳原子在(zai)金属(shu)基(ji)(ji)底（如(ru)铜、镍）上(shang)沉(chen)积(ji)形成(cheng)石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)。可(ke)制(zhi)备(bei)大面(mian)积(ji)、高(gao)质量(liang)薄膜(mo)，是工(gong)业化(hua)的主流方法(fa)(fa)。氧(yang)化(hua)还(hai)原法(fa)(fa)将石墨(mo)(mo)氧(yang)化(hua)为氧(yang)化(hua)石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)（GO），再通(tong)过化(hua)学(xue)还(hai)原或热还(hai)原去除含(han)氧(yang)基(ji)(ji)团，得到还(hai)原氧(yang)化(hua)石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)（rGO）。成(cheng)本(ben)低(di)但(dan)(dan)缺陷较多，常用(yong)于(yu)复(fu)合材料(liao)。外延生长法(fa)(fa)在(zai)单(dan)(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅(gui)碳化(hua)物(wu)（SiC）表面(mian)高(gao)温脱硅(gui)，生成(cheng)石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)。适用(yong)于(yu)制(zhi)备(bei)特定晶(jing)(jing)向的石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)，但(dan)(dan)设备(bei)要求高(gao)。

应用(yong)领域电(dian)(dian)子器(qi)件(jian)晶体管：石墨烯(xi)的(de)高(gao)(gao)电(dian)(dian)子迁移(yi)率使其成(cheng)为(wei)未来高(gao)(gao)速(su)、低功耗芯片的(de)候选(xuan)材(cai)(cai)(cai)料(liao)。柔性(xing)显示屏(ping)：透明、导电(dian)(dian)且柔韧，可用(yong)于(yu)可折叠(die)手机、电(dian)(dian)子纸(zhi)等。传感器(qi)：高(gao)(gao)灵敏度(du)检测(ce)气体、生物(wu)(wu)(wu)分子或压力变化，如葡萄(tao)糖传感器(qi)、压力传感器(qi)。能源存储与转换超(chao)级(ji)电(dian)(dian)容器(qi)：高(gao)(gao)比表(biao)面积和导电(dian)(dian)性(xing)提升能量(liang)(liang)密度(du)和充(chong)放(fang)电(dian)(dian)速(su)度(du)。锂离子电(dian)(dian)池：作为(wei)负极材(cai)(cai)(cai)料(liao)或导电(dian)(dian)添加(jia)剂，提高(gao)(gao)电(dian)(dian)池容量(liang)(liang)和循环寿命。太阳能电(dian)(dian)池：透明导电(dian)(dian)电(dian)(dian)极替(ti)代传统氧化铟锡（ITO），降低成(cheng)本。复合材(cai)(cai)(cai)料(liao)与聚合物(wu)(wu)(wu)、金(jin)属或陶瓷复合，增强材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)强度(du)、导电(dian)(dian)性(xing)或导热(re)性(xing)，如航(hang)空(kong)航(hang)天材(cai)(cai)(cai)料(liao)、运动(dong)器(qi)材(cai)(cai)(cai)。生物(wu)(wu)(wu)医学药(yao)物(wu)(wu)(wu)递(di)送：石墨烯(xi)氧化物(wu)(wu)(wu)可负载药(yao)物(wu)(wu)(wu)，通过靶向释(shi)放(fang)提高(gao)(gao)治疗效(xiao)(xiao)果。抗菌材(cai)(cai)(cai)料(liao)：表(biao)面锋利(li)边缘可破坏细(xi)菌细(xi)胞(bao)(bao)膜(mo)，用(yong)于(yu)伤口敷料(liao)或医疗器(qi)械涂层。生物(wu)(wu)(wu)成(cheng)像(xiang)：荧光特性(xing)可用(yong)于(yu)细(xi)胞(bao)(bao)标记(ji)或肿(zhong)瘤检测(ce)。其他领域海水淡化：石墨烯(xi)膜(mo)的(de)高(gao)(gao)通量(liang)(liang)和选(xuan)择性(xing)可高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)过滤盐分。量(liang)(liang)子计算：作为(wei)拓扑(pu)绝缘体或量(liang)(liang)子比特载体，探(tan)索量(liang)(liang)子信(xin)息处理。