石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫是英國曼徹斯特大學的物理學家，他們成功地通過微機械剝離法從石墨中分離出石墨烯，并因此獲得了2010年諾貝爾物理學獎。隨著批量化生產以及克服大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產業化應用步伐正在快速加快。根據現有的研究成果，移動設備、航空航天和新能源電池領域可能會是最早實現商業化應用的領域。

在傳感器領域，石墨烯可以制成化學傳感器。其在晶體管的應用上，由于石墨烯結構的高度穩定性，在接近單個原子的尺度上仍然可以保持穩定工作。新能源電池也是石墨烯最早商業應用的重要領域之一。此外，石墨烯過濾器在海水淡化過程中的應用遠超其他技術。在航空航天領域，由于其高導電性、高強度和超輕薄等特性，石墨烯具有突出的應用優勢。