石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的单层二维碳纳米材料，这种稳定二维蜂巢状晶格结构赋予了石墨烯力学、光学、电学和微观量子性质等极为优异的性能，被称为“材料之王”。
石墨烯是碳的各种形态中的基本结构，可以从石墨烯成功制备出如富勒烯、碳纳米管，弹道晶体管等其他碳素新材料，石墨烯也因此被称为“碳材料之母”。
石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层碳原子之间由s键连接，结合方式为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。其硬度比最好的钢铁强100倍，甚至超过钻石。
石墨烯具有独特的电子能带结构，以独立碳原子为基，将周围碳原子产生的势作为微扰，可以用矩阵的方法计算出石墨烯的能级分布，可以知道石墨烯中电子的有效质量为零，才表现出该材料独特的电学性质。
石墨烯（Graphenes）：是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯的统称。
1）单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。
2）双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛，AA‘堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。
3）少层石墨烯（Few-layer）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。
4）多层或厚层石墨烯（multi-layer graphene）：指厚度在10层以上10nm以下苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。
石墨烯堪称”神奇材料”，只要添加一点进入其它材料，就有可能产生意想不到的效果，作为材料界引起革命性改变的”超级材料”，它几乎无所不能。石墨烯的春天来了不为过，而诠释其产业化还为时尚早，但其环境氛围的春天来了。石墨烯已经过了炒作的最热时期，产业爆发点已经形成。随着科研发展，目前，石墨烯系列产品开始走入百姓生活。