石墨烯（Graphene）是一種二維碳材料，在2004年由英國曼徹斯特大學物理學家安德烈．海姆和康斯坦丁．諾沃肖洛夫，在實驗中成功從石墨中分離出石墨烯，兩人也因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的奈米材料，導熱系數高，且為世上電阻率最小的材料。被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子組件或晶體管，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

石墨烯是由一層碳原子形成的薄片，由碳原子組成一個個六角形的環，環環相連形成蜂窩狀平面。這是目前世上最薄也是最堅硬的納米材料。一層石墨烯的薄度小于一個納米，肉眼看不見也摸不著，20萬片石墨烯加在一起，才有一根頭發絲那么粗。

能想象手機不必攜帶行動電源，只要出門前充電5秒，電量就可以使用長達半個月嗎？這樣的技術在石墨烯的幫助下未來將可以實現。目前全球已有超過200個機構和1000多名研究人員從事石墨烯研發，然而中國在石墨烯研發上，目前已申請超過2200項專利，占世界的3分之1。

西班牙Graphenano公司(一家以工業規模生產石墨烯的公司)也與西班牙科爾瓦多大學合作研究出了首例石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市 場最好產品的三倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到10分鐘。不過，這項消息還有待官方證實。

Graphenano公司計劃于2015年將此電池投入生產，并且計劃與德國四大汽車公司中的兩家(現在還不方便透露公司名稱)將在本月和電動汽車進行試驗。

這種石墨烯聚合材料電池的使用壽命較長，是傳統氫化電池的四倍，鋰電池的兩倍。且因石墨烯的特性，此電池的重量僅為傳統電池的一半，使得裝載該電池的汽車更加輕量化，進而提高汽車燃油效率。

雖然此電池具有各種優良的性能，但其成本并不高。Graphenano公司相關負責人稱，此電池的成本將比鋰電池低77%，完全在消費者承受范圍之內。此外，在汽車燃料電池等領域，石墨烯還有望帶來革命性進步。

燃料電池是將燃料具有的化學能直接變為電能的發電裝置。與其他電池相比，具有能量轉化效率高、無環境污染等優點。「質子傳導薄膜」是燃料電池技朮的核心部分，汽車中的燃料電池使用氧和氫作為燃料，轉變輸入的化學能量成為電流。

現有的質子薄膜上常存在燃料泄漏，降低了電池有效性，但質子可以較為容易地「穿越」石墨烯等二維材料，而其他物質則很難穿越，從而可以解決燃料滲透的問題，增加電池的有效性。

石墨烯薄膜可用于提取大氣層中的氫，暗示著該材料結合燃料電池更容易從空氣中提取氫。麻省理工學院的Karnik教授在評論中指出這項最新研究證實該在理論上已經達到美國能源部設定的2020年質子交換膜輸運性能目標。

這項突破性研究，為人類認知石墨烯等材料特性帶來全新發現，并有望為燃料電池和氫相關技朮領域帶來革命性的進步。

利用石墨烯聚合材料生產出來的汽車電池，有望達到這樣驚人的效果：只充電幾分鐘，就可以讓汽車連續開行1000公里。這種技術在西班牙、韓國等地，都接近于實現突破。

但這僅僅是石墨烯的神奇應用之一。據稱，石墨烯材料如果取代硅，有望讓計算機處理器的運行速度快數百倍；石墨烯有望引發觸摸屏和顯示器產品的革命，制造出可折疊、伸縮的顯示器件；石墨烯強度超出鋼鐵數十倍，有望被用于制造超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣等。

采用石墨烯技術可以讓手機屏幕變得彎曲、折疊

最后總結一下：石墨烯到底是什么東西？它其實是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。它是目前自然界最薄、強度最高的材料。