石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。并且石墨烯在自然界也有产出，2014年在中国由一颗碳质球粒陨石中，发现存在希格斯粒子场的能效机制，在此之中就发现了由碳原子碳晶体自组装的弯曲纳米石墨烯，显为碳原子的电子圈量子的能效形成天然的石墨烯。中国发现的这颗碳原子“石墨烯”使人们得以看见石墨烯的成长基理，意义重大。概述图文就是中国发现的天然石墨烯。
石墨烯是二维sp2键和的单层碳原子晶体，与三维材料不同，其低维结构可显著削减晶界处声子的边界散射，并赋予其特殊的声子扩散模式。研究表明，室温下石墨烯的热导率（K）已超越块体石墨（2000W/m·K）、碳纳米管（3000～3500W/m·K）和钻石等同素异形体的极限，达到5300W/m·K，远超银（429W/m·K）和铜（401W/m·K）等金属材料。优异的导热和力学性能使石墨烯在热管理领域极具发展潜力，但这些性能都是基于微观的纳米尺度，难以直接利用。因此，将纳米的石墨烯宏观组装形成薄膜材料，同时保持其纳米效应是石墨烯规模化应用的重要途径。
