“神奇材料”石墨烯是由单层碳原子层构成的蜂窝状晶格二维原子晶体。石墨烯大约只有0.34纳米厚一个单原子的厚度，其特殊的结构形态使其具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时也具有很强的韧性、导电性和导热性。这是一种理想的替代型材料，被认为将在半导体、光伏、锂电池、航天、军工、LED、触控屏等大量领域带来材料革命。
    
石墨烯触摸屏的应用
    
这应该是石墨烯呼声最高的应用。智能手机最关键的一部分就是有一块既能导电又非常透明的触摸屏。恰好，这正是石墨烯的特性！而且石墨烯的强度和柔韧性，都比目前的透明电极材料氧化铟锡要更好。石墨烯透明电极已经广泛地应用于各种各样的柔性光电器件，包括触摸屏传感器、有机发光二极管和有机光伏器件。
    
石墨烯墨水打印射频天线的应用
    
用压缩石墨烯墨水打印出射频天线，科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步。这种天线灵活、环保，可廉价大批量生产，能够应用在无线射频识别标签和无线传感器上。
    
目前，大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成，材料昂贵、制作过程复杂，而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本。

     
石墨烯灯泡的应用
     
石墨烯可调光灯泡号称可节省10%的能源，使用寿命也更长，内含由英国曼彻斯特大学所设计、外罩石墨烯的灯丝状LED。石墨烯灯泡价格每颗约15英镑，这款灯泡的设计是以传统灯泡形状为基础，石墨烯能让灯泡的导电以及散热更有效率。
     
更强夜视能力的视觉传感器的应用
    
现在夜视很多用红外线系统，但是这种设备体积大是个硬伤啊。于是，研究人员将基于石墨烯的光热电探测器整合在微机械氮化硅薄膜上。叮咚，数据来了：7-9V/W的响应在10.6微米波长以及23ms时间常数下达成；氮化硅薄膜带来的温度隔离以及宽带红外线吸收，能实现300-500K的黑体目标探测与成像。
    
此外，石墨烯的高载体迁移率可用以抵抗噪声，因此免除了冷却技术的需求，并足以在不需低温冷却的前提下侦测来自人体的热辐射。
    
芯片上光通讯的应用
    
芯片上可见光的关键是开发完全整合“光子”电路，该电路用于灯泡时，可如同现阶段在半导体整合电路的电流。直到现在，研究人员尚未将白炽灯泡放在芯片上，这是因为点燃灯泡所需的温度，微型金属导线无法承受。
   
石墨烯能达到的温度超过摄氏2500度，不需要额外放大就可灼伤肉眼。研究人员也发现石墨烯在较高温度下，会变成较差的热导体，这意味着热量会在芯片的中心被限制为一个“热点”。一名研究人员指出，悬浮的石墨烯可被加热到太阳一半的温度，且可靠度比固定在固体基板上的石墨烯高1000倍。

    
3D成像更精确的应用
    
劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员使用单层石墨烯作为一个清晰类透镜盖，称为石墨烯电池液—为单个胶状纳米粒子的原子创造新的成像系统。这个过程将大大简化反复试验原子级工程学的设计和重新设计过程。
    
由石墨烯电池液电子显微镜鉴定的纳米粒子结构—可在计算机中显示3D模型，目的在于设计可以组合在一起的“积木”，以形成更大的特定电子和物理特性架构，满足现今许多产业需求。
    
即热功能的应用
    
不能小瞧石墨烯的加热功能。“用很小电流、很低功率就可以热起来，只有石墨烯和碳纳米管可以做到，这样用一块手机电池就可以驱动。因此，军用、救生用加热衣服是正在开发的一种产品。其他产品还包括利用石墨烯复合材料的防弹材料和涂料，利用石墨烯薄膜的便携式水处理设备，以及储能电池的改性。
    
储氢材料及药物载体的应用
    
石墨烯的气体吸附特性，也让其成为新型储氢材料，可以在室温、安全压力下快速可逆地吸放氢气，较高的热稳定性。石墨烯独特的二维层状结构和良好的生物相容性，使其能很好地作为药物载体。科学家将石墨烯与抗肿瘤药物反应制得复合物，可在人体内缓慢释放药物，而且药物的负载量远远高于传统的药物载体。