石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维薄膜，只有一个碳原子厚度（0.335nm）。2004年，英国曼 彻斯特大学物理学家安德烈?海姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫首次从石墨晶体中分离出石墨烯，并发现其独特的物理性质，开拓了二维材料这一研究领域，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m?K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V?s，又比碳纳米管或硅单晶高，而电阻率只约10^-6 Ω?cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件。由于石墨烯实质上是一种透明且良好的导体，也适合用来制造透明触控屏、OLED显示板以及太阳能电池。石墨烯粉体具有很高的比表面积，在储能器件，如超级电容和锂离子电池中具有很高的应用价值。