由碳原子以sｐ２雜化形成具有蜂窩狀結 構的單原子層厚度的二維材料石墨烯，是構築零維富勒烯，一維碳納米管和三維石墨的基本結構單元。石墨烯最早在2004年由英國曼切斯特大學的科學家採用機械剝離法獲得。
石墨烯是一種新型的二維碳材料，它具有獨特的晶體結構，是世界上已知的最薄且強度最高的納米材料，在電學、光學、熱學、力學等方面均呈現出優異的性能，在納電子器件、高靈敏傳感器、透明導電膜、功能複合材料、儲能、催化等領域有著廣闊的應用前景。被認為是一種未來革命性的材料。
中國對石墨烯的研究亦非常活躍，已形成政府、科研機構和企業協同創新的產學研合作對接機制，極大地推動了石墨烯技術研究。國家在2012年發佈的《新材料產業“十二五”發展規劃》中明確提出，將石墨烯等材料列為重點前沿新材料，我國對石墨烯的研究在國際上處於領先地位，相關專利數量居世界首位，石墨烯產業化受到業界廣泛關注；2015年國務院發佈《中國製造2025》，大力推動重點領域突破，高度關注顛覆性材料對傳統材料的影響，做好石墨烯等戰略前沿材料提前佈局和研製。
2017年11月13日，國家標準委、工信部聯合印發《國家工業基礎標準體系建設指南》，將開展石墨等非金屬礦物材料、石墨烯及製品等產品性能與檢驗方法等先進無機非金屬材料標準研製列為重點任務。
石墨烯的立項將繼續加大我國在石墨烯研究領域中的原創性探索和前瞻性技術研發的力度，加強基礎與技術積累，力爭及時實施重要的、變革性應用成果的關鍵產業化 轉化，逐步擴大石墨烯材料應用領域。
值得注意的是，科研界和產業界一致認為，石墨烯首先會在能源存儲器件方面實現產業化應用。相信在未來10年內，通過構建若干石墨烯產業鏈和建立一批產業集聚區，越來越多的石墨烯產品將陸續在市場中流通。
石墨烯由於具有獨特的物理化學性質。主要製備方法有機械剝離法、氣相沉積法、 還原氧化石墨法、液相剝離法、有機合成法。 其中，液相法被認為是一種成本相對低廉，可規模化生產石墨烯的方法，目前在商業上的使用最為常見。
不同的還原法得到的石墨烯形貌和結構不 同主要表現在表面含氧基團、結構缺陷、比表面積和導電性等方面，會導致不同石墨烯材料的電化學性能差異較大。石墨烯的比容量大致在100-260法／克，與理論值（550法／克）相差甚遠，主要原因在於石墨烯片層之間存在較強的ｔ－ｔ相互作用，使得石墨烯片層之間再堆疊和團聚現象嚴重，在這種情況下電解液離子無法充分浸潤並達到團聚或堆疊石墨烯的內表面，使得可利用的比表面積大大降低，最終導致比容量比較低。
現階段，將石墨烯的應用產品推向市場還尚未完全成熟，石墨烯的產業化研究正處於過熱期，將來可能經歷低谷期、攀升期後，才能達到技術應用的成熟度，最終實現產業化。
隨著對石墨烯研究的深入，石墨烯產業化將在未來的5-10年內迅猛發展，迎來巨大的機遇，在更多的領域發揮其獨特的優勢，產生巨大的經濟效益和社會效益。
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