石墨烯是从片状石墨中分离出来的具有单碳原子结构的平面晶体材料。与其他石墨材料不同，它的碳原子排列成二维周期性蜂窝状晶格。

按碳原子层数可分为单层石墨烯（单碳原子层）、多层石墨烯（2-10个碳原子层）和石墨烯微芯片（10个碳原子层<100um）。

石墨烯单层膜是世界上最薄但最硬的纳米材料。石墨烯在光学、力学和电学方面比其他材料有更好的性能。

在力学方面，石墨烯是人类已知的最强、最高的材料，强度约为180gpa，是普通钢的100倍。此外，石墨烯还具有良好的韧性，石墨烯片的单位面积可以承受4kg的重量，可见韧性是碳纤维的20倍；

在热性能方面，石墨烯是室温下最好的导热材料，其导热系数为5300w/m·K，石墨烯的导热系数是碳纳米管的1.51倍，是铜的13倍；

在电学方面，石墨烯是室温下最好的导电材料。由于其特殊的能带结构，使得电子在室温下运动的干扰小，传输质量大大提高。

石墨烯具有高载流子迁移率和高电流密度的特性。石墨烯的载流子迁移率为150000c㎡/V＜s，是工业硅片载流子迁移率的10倍。电流密度电阻为2亿a/C㎡，相当于铜的100倍。

综合分析石墨烯的各种性能和特点，石墨烯作为一种替代材料在高科技领域的应用具有一定的优势，而石墨烯又被称为“新材料之王”的原因。