石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨穩(wěn)定存在，直至2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因"在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗"為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。

石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體（monocrystallinesilicon）高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子的移動速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

石墨烯另一個特性，是能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應(yīng)。

石墨烯作為當(dāng)今最前沿的新材料，被譽為"黑金""新材料之王"。其用途太大，乃至有科學(xué)家預(yù)言：石墨烯將"改變21世紀"。它厚度是頭發(fā)絲的20萬分之一，強度是鋼的200倍，是世界上已知的最輕最薄、最強的材料。

只充電幾分鐘，就可以讓汽車連續(xù)開行1000公里。這種技術(shù)在西班牙、韓國等地，都接近于實現(xiàn)突破。但這僅僅是石墨烯的神奇應(yīng)用之一。另外，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(shù)百倍；

石墨烯有望引發(fā)觸摸屏和顯示器產(chǎn)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(shù)十倍，有望被用于制造超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣等。

最近美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員就開發(fā)出一種以石墨烯為基礎(chǔ)的微型超級電容器，該電容器不僅外形小巧，而且充電速度為普通電池的1000倍，可以在數(shù)秒內(nèi)為手機甚至汽車充電，同時可用于制造體積較小的器件。

微型石墨烯超級電容技術(shù)突破可以說是給電池帶來了革命性發(fā)展。主要制造微型電容器的方法是平板印刷技術(shù)，需要投入大量的人力和成本，阻礙了產(chǎn)品的商業(yè)應(yīng)用。而只需要常見的DVD刻錄機，甚至是在家里，利用廉價材料30分鐘就可以在一個光盤上制造100多個微型石墨烯超級電容。

正是看到了石墨烯的應(yīng)用前景，許多國家紛紛建立石墨烯相關(guān)技術(shù)研發(fā)中心，嘗試使用石墨烯商業(yè)化，進而在工業(yè)、技術(shù)和電子相關(guān)領(lǐng)域獲得潛在的應(yīng)用專利。歐盟委員會將石墨烯作為"未來新興旗艦技術(shù)項目"，設(shè)立專項研發(fā)計劃，未來10年內(nèi)撥出10億歐元經(jīng)費。英國政府也投資建立國家石墨烯研究所(NGI)，力圖使這種材料在未來幾十年里可以從實驗室進入生產(chǎn)線和市場。

早在2015年，中國國務(wù)院就正式把石墨烯作為新能源列入《中國制造2025》計劃，并投入大量資金研發(fā)。截至目前，中國石墨烯的專利總數(shù)排名世界第一，遠遠領(lǐng)先于韓國、美國、日本。

改變世界的三項科技，人工智能、基因科學(xué)、材料科學(xué)，中國現(xiàn)在正逐漸趕超，有望彎道超車，領(lǐng)先世界。

人工智能方面：中國在國際科技論文發(fā)表量和發(fā)明專利授權(quán)量已居世界第二，部分領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)重要突破。語音識別、視覺識別技術(shù)世界領(lǐng)先，自適應(yīng)自主學(xué)習(xí)等初步具備跨越發(fā)展的能力，中文信息處理、工業(yè)機器人和無人駕駛等技術(shù)逐步進入實際應(yīng)用。

基因科學(xué)方面：12月28日，我國已經(jīng)啟動"中國十萬人基因組計劃"。這是我國在人類基因組研究領(lǐng)域?qū)嵤┑氖讉€重大國家計劃，也是目前世界上規(guī)模最大、推進速度最快的人類基因組計劃：4年內(nèi)全部完成！

石墨烯方面：目前全球已有超過200個機構(gòu)和1000多名研究人員從事石墨烯研發(fā)，然而中國在石墨烯研發(fā)上優(yōu)勢強大。截至2016年3月，中國石墨烯的專利總數(shù)占全世界的56%，排名第一，后面才是韓國、美國、日本。