石墨烯是一种二维碳纳米材料，具有六方蜂窝状晶格，由具有SP杂化轨道的碳原子组成。石墨烯具有优异的光学、电学和力学性能，在材料科学、微纳加工、能源、生物医学和药物输送等领域具有重要的应用前景。它被认为是未来的革命性材料。
石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有良好的韧性，可以弯曲。石墨烯的理论杨氏模量为1.0TPa，固有拉伸强度为130GPa。氢等离子体改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可以高出0.25TPa。石墨烯片组成的石墨纸有很多孔，所以石墨纸很脆。但是氧化得到的功能化石墨烯，再用功能化石墨烯做出来，会异常的结实坚韧。
石墨烯具有非常好的导热性。纯无缺陷单层石墨烯的热导率高达5300W/mK，是迄今为止热导率最高的碳材料，高于单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。作为载体使用时，其导热系数也可以达到600 W/MK，另外石墨烯的弹道导热系数可以降低碳纳米管单位周长和长度的弹道导热系数下限。
