从商业角度看，石墨烯不是一种材料，而是基于共享sp2键的单个碳原子层的原始科学定义建立的一系列材料。石墨烯材料的大量定义来自生产石墨烯的不同工艺。
石墨烯的历史
尽管石墨烯的存在早在实验室就被生产出来之前就已经被理论化了，但在曼彻斯特大学工作期间，俄罗斯科学家安德烈·吉姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃塞洛夫（Konstantin Novoselov）于2004年首次对其进行了物理隔离。 2010年，Geim和Novoselov因在该领域的工作而被授予诺贝尔物理学奖。
石墨烯的物理性质及其应用
石墨烯是二维（2D）形式的碳的同素异形体。它的原子结构是六角形的晶格。同素异形体是元素可以采取的所有不同物理形式，就元素碳而言，同素异形体包括石墨，木炭和金刚石。尽管石墨烯是碳的同素异形体，但它们具有非常不同的特性和物理特性，并且石墨烯的物理特性通常是破纪录的。
例如，石墨烯在其许多其他令人惊奇的特性中，具有任何材料中最高的电子迁移率，这是指电子可以通过它的速度。据估计，石墨烯的电子迁移率是硅的100倍，这使其成为用于电子设备的极具吸引力的材料。
石墨烯的另一个吸引人的特性是，它保持了所有材料中最高的导热率，甚至以其导热率的十倍甚至超过铜。电子应用程序也可以从此特性中受益，因为它为电子组件的热管理提供了重要的工具。
石墨烯的一长串有价值的特性之外，还有其虚拟透明度，这再次可能对电子应用有利。当您认为单层形式的石墨烯只是一个碳原子原子层时，这种透明性就显而易见。以这种形式，石墨烯允许约97.7％的可见光透过。这种透明性及其导电性使石墨烯成为显示器或太阳能电池等众多电子产品中极为有趣的选择。
尽管它拥有许多对电子设备生产有益的抢手特性，但将石墨烯所有不同品种的所有这些有益特性应用于可以从中受益的设备或材料中，仍然是一个挑战。由于多种原因，当石墨烯分散到基体中时，理论性能下降。
生产挑战
这些挑战既是技术挑战，也是经济挑战。实现具有正确的化学相容性和正确的纳米材料的均匀分散体是关键。例如，如果复合材料制造商想在网球拍中添加石墨烯以提高强度，那么他们就必须知道如何将石墨烯分散在整个材料基质中，这不容易做到。石墨烯与其他纳米材料一起分散在树脂中时会遇到团聚问题，这导致石墨烯聚集成团，大大降低了其实用性。
为了避开这个问题，需要开发复杂的分散技术，并建立固化方案并了解底层材料的表面活化如何影响石墨烯及其性能。
制造商如何在产品中利用石墨烯的优势？ 仅了解什么是石墨烯是不够的。 更重要的是要了解如何针对目标石墨烯进行所有应用。 工程师必须意识到，对于石墨烯，添加较少的石墨通常可以提高性能。 此外，对于大多数材料而言，如果改善一种性能，通常会牺牲另一种性能。 石墨烯在这方面是不寻常的，因为它经常改善多种性能，即使是通常相反的那些性能，例如橡胶的磨损和牵引力。 这使石墨烯具有独特性。
