我们在本部分的开篇就提到了石墨烯，它是当前材料界最激动人心的研究领域。石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的二维晶体。
这种“只有一层碳原子厚的碳薄片"，是目前世界上已知的最薄(0.3纳米)最坚硬、传导电子速度最快的新型材料。它比金刚石还坚硬，同时可以像拉橡胶一样进行拉伸。
由于出色的性能，石墨烯的应用前最不可估量。除了前面所说的用于制作太空电梯的缆线，石墨烯还有可能在电子、信息、能源、交通等多个领域获得重要的实际应用。
制作高频电子器件，代替硅生产超级计算机
石墨烯具有极高的电子迁移率，是制作高频电子器件的理想材料。现在的手机等电子设备，为了在信号中传输更多的信息，需要使用越来越高的频率，然而手机的工作频率越高，热量也越高，于是，高频的提升便受到很大的限制。石墨烯的出现，使得高频提升的前景变得无限广阔。2011 年4月，IBM向外界展示了其最快的石墨烯晶体管，它每秒能执行I 550亿个循环操作，比之前的试验用晶体管快50%，可用于无线通信、网络、雷达和影像等多个领域。研究人员甚至将石墨烯看做硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。
取代氧化铟锡(ITO), 用做透明导电膜
石墨烯材料非常薄，透光性和导电性能绝好，因此是制作透明电极的绝佳材料。前面我们已经介绍过了，氧化铟锡(ITO) 是液晶显示面板、触摸屏、LED、薄膜太阳能面板中非常重要的透明导电膜，稀有且昂贵，但现在它的时代似乎就要结束了。韩国三星公司和成均馆大学的研究人员已经制备出了30英寸的石墨烯，其性能已经超过了目前商用的氧化钢锡薄膜。
制作超灵敏的传感器
不同于一般材料，石墨烯的原子都在表层上，因此用石墨烯制作的传感器的灵敏度可以提高几个数量级。2009年 10月，IBM的一个研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器，具有非常好的性能。
其他应用
石墨烯还可用于基因测序、生物医疗、复合材料等领域，同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损。利用这一点，石墨烯可以用来做绷带、食品包装甚至抗菌T恤:此外，石墨烯还可用来研制纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣，甚至能让科学家梦寐以求的太空电梯成为现实。
石墨烯的原材料是石墨，地球上储量非常丰富，我们所用的铅笔芯就是石墨做成的。关键是如何从石墨中分离出面积足够大的、单层的石墨烯。因此，这个领域的投资机会不在于是否拥有石墨资源，而在于是否拥有先进的制备技术。
目前，科学家们已经可以通过微机械分离法、取向附生法和加热SiC的方法、化学分散法等来制备石墨烯。但是，制备出结构精确可控、大面积、均匀的单层石墨烯，是尚未攻克的难点。A股中也尚未有公司有这方面的能力。
