石墨烯（Graphene）是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯目前最有潛力的應用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數百倍。作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業革命。
實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。
石墨烯是一種禁帶寬度幾乎為零的半金屬/半導體材料，具有半金屬特性。在二維六邊形Brillouin角的六個角附近的低能區域，其E-k關系是線性的，從而形成了有效質量為零的Dirac-費米子，具有類似光子的特性。電子在片層內的傳輸過程中，由于原子間作用力十分強，即使周圍碳原子發生擠撞，引入缺陷或外來原子，受到的阻力和干擾很小，不易發生散射。且利用其傳輸的平面半導體操作技術，石墨烯的傳導性會得到加強。從傳導實驗得出的測量結果顯示石墨烯具有高達2×105cm2/（Vs）的載流子遷移率，遠高于在硅中的傳導速度。更突出的是這樣的高遷移率受溫度和化學腐蝕影響的程度很小。
與石墨烯相關的研究和產業化在近年來持續升溫。歐洲、美國、日本、韓國等許多國家和地區都進行了一系列相關研究，支持了許多項目，對推動產業發展做出了戰略部署。
博思數據發布的《2017-2022年中國石墨烯市場深度調研與投資前景研究報告》，2012年至2013年，石墨烯技術的商業市場產業化緩慢，幾乎為零，鮮有代表產品出現。
2013年以來，石墨烯市場迎來了快速發展期；2015年，烯旺科技研發的全球首款石墨烯智能理療護腰在京東眾籌，在業界掀起了巨大波浪。2015年全球石墨烯市場規模為0.45億美元，2018年全球石墨烯市場規模可能達1.95億美元，之后將加速發展，于2023年超過13億美元。
2012-2023年全球石墨烯市場規模預測
全球石墨烯市場可以分為兩大類：即氧化石墨烯（GO）、石墨烯納米片（GNP）和其他。其他類型的石墨烯包括碳化硅石墨烯、還原氧化石墨烯（rGO）等，每一種類型都有不同的特點和用途。其中，氧化石墨烯在全球市場中份額最高，緊接著是石墨烯納米片。
2015年全球石墨烯市場格局
近年來，越來越多的科學家致力于以氧化石墨為前驅體合成石墨烯 / 納米金屬或納米金屬氧化物，并研究其物理與化學性質。金屬鈀具有良好的親氫性，在氫氣儲存、加氫反應催化劑、燃料電池及化學傳感器等方面有著廣泛的應用前景。