诺贝尔奖石墨烯
石墨烯发现过程
石墨烯发现过程石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构材料，具有极高的导电性和强度，被誉为“二十一世纪的奇迹材料”。
石墨烯的发现过程是一个曲折而令人惊叹的故事。
2004年，曾获得诺贝尔物理学奖的英国物理学家安德鲁·盖门和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，与他们的学生安德烈·赫姆尔和谢尔盖·诺沃肖洛夫在实验室进行了一项名为“机械剥离”的实验。
他们使用一块胶带，反复剥离一块石墨试样的表面，希望能够得到更薄的碳层。
然而，他们在实验中发现，无论剥离多少次，最终得到的都是一个只有一个原子厚度的碳层。
这个层就是石墨烯。
石墨烯的发现引起了科学界的广泛关注。
人们意识到，这种材料具有许多惊人的物理和化学特性，可能会对电子学、光学、能源等领域带来革命性的变革。
因此，盖门和诺沃肖洛夫的发现被授予了诺贝尔物理学奖。
接下来的几年里，科学家们对石墨烯的性质进行了深入研究，并试图开发出制备石墨烯的新方法。
他们发现，除了机械剥离外，还可以使用化学气相沉积、溶液剥离等方法制备石墨烯。
这些新方法大大提高了石墨烯的制备效率和质量，为石墨烯的应用研究提供了更多可能性。
石墨烯的发现也催生了一系列的研究领域和应用。
在电子学领域，石墨烯的高导电性使其成为制备高性能晶体管和传感器的理想材料。
在光学领域，石墨烯的宽带隙和高透明性使其成为制备高效光伏器件和柔性显示屏的理想选择。
此外，石墨烯还具有出色的热传导性能和机械强度，可应用于能源储存、复合材料和生物医学等领域。
然而，石墨烯的大规模制备和应用仍然面临许多挑战。
首先，目前制备石墨烯的方法仍然相对复杂和昂贵，需要进一步改进和优化。
其次，石墨烯的性质和应用仍然存在许多未知的领域，需要更多的研究和探索。
最后，石墨烯的商业化应用还面临市场需求和成本等方面的考量。
石墨烯的发现过程是一个充满挑战和机遇的故事。
科学家们通过不断的实验和研究，最终发现了这种具有独特性质的材料，并为其应用研究开辟了新的道路。
石墨烯发现的故事
石墨烯发现的故事
石墨烯，一种只有一个原子层厚的二维材料，近年来在全球范围内备受关注。
其独特的光滑表面、高强度、导电性和超薄特性使其在科学研究和应用领域具有广泛的前景。
石墨烯的发现故事充满了传奇色彩，今天我们就来回顾一下这一重要的科学历程。
石墨烯的发现可以追溯到2004年，当时安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功实验制得石墨烯。
他们采用胶带剥离法制备出这种只有一个原子层厚的材料，这一突破性成果使他们荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯的发现为全球科学家打开了一个全新的研究领域，激发了人们对二维材料的研究热情。
石墨烯的特性使其在众多领域具有广泛应用。
首先，石墨烯具有极高的强度和韧性，是目前已知强度最高的材料。
这一特性使其在航空航天、汽车制造等高强度结构件领域具有巨大潜力。
其次，石墨烯具有良好的导电性，可以应用于高性能电子器件的制造。
此外，石墨烯还具有优异的热传导性能，有望解决现代电子设备散热问题。
石墨烯的发现对于我国科技发展具有重要意义。
我国政府高度重视石墨烯产业的发展，将其列为战略性新兴产业。
近年来，我国石墨烯研究取得了世界领先的成果，推动了石墨烯材料的产业化进程。
在新能源、智能制造、生物医疗等领域，石墨烯的应用正在逐步改变我们的生活。
总之，石墨烯的发现不仅为科学研究提供了新的方向，也为我国科技发展带来了前所未有的机遇。
石墨烯玩出来的诺贝尔奖
石墨烯玩出来的诺贝尔奖石墨烯是一种由碳原子排列成二维晶格的新材料，它具有独特的物理和化学性质，被认为是未来科技领域的重要材料之一。
石墨烯的发现引起了科学界的广泛关注，并且于2010年获得了诺贝尔物理学奖的殊荣。
石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国两位科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在实验中首次成功剥离得到了这种结构独特的材料。
他们使用普通的铅笔在胶带上来回剥离，再用显微镜观察到了由碳原子组成的一层薄膜，即石墨烯。
这个简单的实验手法引起了全球范围内科学家们的兴趣，成为了后来研究石墨烯的重要方法之一。
石墨烯的最重要的特点就是它的结构独特。
它仅由一个原子层的碳原子组成，这些碳原子呈六边形排列，形成了一个类似蜂窝状的结构。
这种结构使得石墨烯具有了一些非常独特的物理和化学性质。
石墨烯具有很高的导电性。
由于其结构特点，石墨烯中的碳原子之间只有三个共价键相连，第四个电子处于π轨道中。
这种特殊的电子结构导致了石墨烯中电子的运动不受到限制，因此石墨烯具有非常高的电子迁移率和导电性。
石墨烯具有很高的机械强度。
虽然石墨烯仅由一个原子层组成，但它的结构非常稳定，可以抵抗很大的拉力和压力。
这种特点使得石墨烯成为一种理想的材料用于制作新型的纳米器件和纳米材料。
石墨烯还具有很高的热导性、光学透明性和化学稳定性，这些特点为它在电子器件、光电材料、传感器等领域的应用提供了无限的可能。
随着石墨烯的发现和研究的深入，科学家们也逐渐认识到了石墨烯所具有的杰出特性。
2010年，石墨烯的发现者安德烈·海姆、康斯坦丁·诺沃肖洛夫和苏格兰科学家格拉夫因其在石墨烯方面的突出贡献而获得了诺贝尔物理学奖。
石墨烯的发现和研究不仅仅是一项科学研究成果，更是一种重要的科技突破。
石墨烯的应用前景非常广阔，在能源、信息技术、生物医药和环境保护等领域都有着巨大的潜力。
无论是制作更快更小的电子器件，还是制造更高效的太阳能电池，石墨烯都将发挥重要的作用。
石墨烯发明者获2010年诺贝尔物理学奖
石墨烯发明者获2010年诺贝尔物理学奖瑞典皇家科学院宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
海姆和诺沃肖洛夫于2004年制成石墨烯材料。
这是目前世界上最薄的材料，仅有一个原子厚。
自那时起，石墨烯迅速成为物理学和材料学的热门话题。
目前，集成电路晶体管普遍采用硅材料制造，当硅材料尺寸小于10纳米时，用它制造出的晶体管稳定性变差。
而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管。
此外，石墨烯高度稳定，即使被切成1纳米宽的元件，导电性也很好。
因此，石墨烯被普遍认为会最终替代硅，从而引发电子工业革命。
成果解读：石墨烯--二维碳的奇妙世界碳是最重要的元素之一，它有着独特的性质，是所有地球生命的基础。
纯碳能以截然不同的形式存在，可以是坚硬的钻石，也可以是柔软的石墨。
2010年诺贝尔物理学奖所指向的，是碳的另一张奇妙脸孔：石墨烯。
想象有那么一张单层的网，每一个网格都是一个完美的六边形，每一个绳结都是一个碳原子。
这张网只有一个原子那么厚，可以说没有高度、只有长宽，是二维而不是三维的。
这就是石墨烯，它是二维的碳，人类已知的最薄材料，一种正为物理学和材料学带来许多新发现的东西。
由于这种材料是从石墨中制取的，而且包含烯类物质的基本特征--碳原子之间的双键，所以称为石墨烯。
实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。
石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。
层与层之间附着得很松散，容易滑动，使得石墨非常软、容易剥落。
铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
科学家在20世纪40年代就对类似石墨烯的结构进行过理论研究，但在此后很长时间里，制取单层石墨烯的努力一直没有成功，有人认为这样的二维材料是不可能在常温下稳定存在的。
2004年10月，发表在美国《科学》杂志上的一篇论文推翻了这种认知。
2010年诺贝尔物理学奖获得者及获奖原因
英国曼彻斯特大学2位科学家因在石墨烯方面的开创性实验获奖北京时间10月5日下午5点45分，2010年诺贝尔物理学奖揭晓，英国曼彻斯特大学2位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov）因在二维空间材料石墨烯（graphene）方面的开创性实验而获奖。
安德烈·盖姆（Andre Geim），荷兰公民。
1958年出生于俄罗斯索契。
1987年从俄罗斯科学院固态物理研究所获得博士学位。
英国曼彻斯特大学介观科学与纳米技术中心主任。
曼彻斯特大学物理学教授及皇家学会2010周年纪念研究教授。
康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov），英国和俄罗斯公民。
1974年出生于俄罗斯下塔吉尔。
2004年从荷兰内梅亨大学获得博士学位。
英国曼彻斯特大学教授及皇家学会研究员。
只有一个原子厚度，看似普通的一层薄薄的碳，缔造了本年度的诺贝尔物理学奖。
安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫向世人展现了形状如此平整的碳元素在量子物理学的神奇世界中所具有的杰出性能。
作为由碳组成的一种结构，石墨烯是一种全新的材料——不单单是其厚度达到前所未有的小，而且其强度也是非常高。
同时，它也具有和铜一样的良好导电性，在导热方面，更是超越了目前已知的其他所有材料。
石墨烯近乎完全透明，但其原子排列之紧密，却连具有最小气体分子结构的氦都无法穿透它。
碳——地球生命的基本组成元素——再次让世人吃惊。
安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫是从一块普通得不能再普通的石墨中发现石墨烯的。
他们使用普通胶带获得了只有一个原子厚度的一小片碳。
而在当时，很多人都认为如此薄的结晶材料是非常不稳定的。
然而，有了石墨烯，物理学家们对具有独特性能的新型二维材料的研制如今已成为可能。
石墨烯的出现使得量子物理学研究实验发生了新的转折。
石墨烯的研究历史
石墨烯的研究历史石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，具有出色的物理和化学性质，因此引起了广泛的关注和研究。
本文将介绍石墨烯的研究历史。
石墨烯的发现石墨烯最早是由安德烈·赫姆(A.K. Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(K.S. Novoselov)在2004年发现的。
他们使用的方法是利用普通的黏着带，将一些石墨片剥离成非常薄的层，最终得到了一片厚度仅为一个原子的石墨烯。
这项发现因为其高度的新颖性和创新性而获得了2010年的诺贝尔物理学奖。
石墨烯的早期研究石墨烯的发现以后，引起了极大的科学兴趣。
科学家们开始探究这种新型材料的特殊性质和实际应用。
最初，人们主要研究了其电子性质和力学性质。
在2005年，科学家就发现了石墨烯的电导率比银还高，并且在极低的温度下（约为4.2K），其电子运动方式也非常特殊。
此外，人们还发现，尽管石墨烯只有单层，但其刚度比钢还高，同时又具有弹性，展现出了无与伦比的物理特性。
石墨烯的应用研究在石墨烯的研究过程中，科学家们还开始考虑其实际应用。
石墨烯的高导电性能和更广泛的带隙，使其成为新一代电子器件（例如晶体管）的一个有很大潜力的替代品。
石墨烯的力学性质也使其成为用于航空和航天应用的强度材料。
此外，石墨烯的化学稳定性和高比表面积使其成为高效的电池、传感器和催化剂的备选材料。
石墨烯的世界研究热潮自石墨烯发现以来，世界各地的研究人员都投入了大量精力，对石墨烯进行了广泛的研究。
可以说，石墨烯研究的确是一个世界性的热潮。
科学家们不仅在探求石墨烯的性质和应用方面取得了许多重要的成果，还提出了许多新的想法和建议，为后来的石墨烯研究带来了深远的影响。
石墨烯的未来前景石墨烯的研究历史虽然还很短，但是石墨烯已经成为了一个重要的而又有很大前景的研究领域。
未来，科学家们将继续在石墨烯的性质和应用方面进行深入的研究，希望能够更好地利用石墨烯的出色特性，为我们的物质生活和科学研究带来更多的可能性。
石墨烯-2010诺贝尔物理学奖
完美的石墨烯是二维 的, 它只包括六角元胞 (等角六边形)如果有五角 元胞和七角元胞存在,那 么他们构成石墨烯的缺陷。 如果少量的五角元胞细胞 会使石墨烯翘曲; 12个五 角元胞的会形成富勒烯。 碳纳米管也被认为是卷成 圆桶的石墨烯。 石墨烯是构建其它维 数碳质材料（如零维富勒 烯、一维纳米碳管、三维 石墨）的基本单元。
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
在室温下硅基处理器的运行速度达到 4-5GHz 后就很难在继续提高。
使用石墨烯作为基质生产出的处理器 能够达到1THz（即1000GHz） 科学家认为，利用石墨烯制造晶体 管，有可能最终替代现有的硅材料， 成为未来的超高速计算机的基础。
二维材料石墨烯
--2010年诺贝尔物理学奖
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学两位 俄裔物理学家——安德烈· 海姆和康斯坦丁· 诺沃肖洛夫， 以表彰他们“有关二维材料石墨烯的开创性实验”。
石墨烯简介
金刚石和石墨是人们熟悉的三维结构碳材料。 1985 年，零维富勒烯的发现第一次从维度上丰富 了碳材料。1991 年，碳纳米管的出现再一次将碳 材料的维度扩展到一维空间。当零维、一维和三 维的碳材料被成功合成后，对二维晶体结构实际 存在的可能性，科学界一直存在着争论。传统理 论认为，准二维晶体结构因为本身的热力学不稳 定性，在通常条件下会迅速分解，自然界中不能 稳定存在。2004 年，盖姆和诺沃肖罗夫首次从高 定向热解石墨上成功分离出单层石墨片——石墨 烯，完善了碳材料的维度结构体系，打开了二维 材料之门，使人们得以在二维尺度空间研究材料 的特殊性能。他们在石墨烯的发现、开创性实验 对后续研究发挥着重大引领作用。
用胶带“撕出”的诺贝尔奖
石墨烯玩出来的诺贝尔奖
石墨烯玩出来的诺贝尔奖作者：来源：《学与玩》2020年第05期石墨烯是世界上目前已知的最薄、最强韧、导电性能最好的纳米材料，它还特别柔软。
有人说石墨烯这种从碳化身而来的材料是“神仙造出来的”。
这当然是句玩笑话，石墨烯不是神仙造出来的，而是发现者“玩”出来的。
璀璨的钻石是碳，而且是纯净的碳。
钻石是制成珠宝后的名字，而加工前的原料叫金刚石。
金刚石坚硬无比、不导电、无色透明、有极高的透光率，只要一点光照上去，就熠熠生辉。
金刚石在地球上非常稀少，因而制成的钻石也价格不菲。
碳还有另一种截然不同的呈现形式：不怎么硬、导电、黑色不透明，泛着金属光泽，却是地地道道的非金属物质。
这就是石墨。
我们熟悉的铅笔芯就是用石墨做成的。
不怎么硬吧？它软到轻轻在纸上一涂，就掉下一层来。
显然石墨并不稀有，多着呢，铅笔不是很便宜吗？金刚石和石墨都是由一个个碳原子组成的，但它们的碳原子排列队形完全不一样。
这个队形不是平面上的，而是立体上的三维队形。
像金刚石和石墨这样，由同一种原子组成，因为原子排列的空间结构不同而具有不同性质的，叫作同素异形体。
碳有3种同素异形体，分别是金刚石、石墨和富勒烯。
石墨的结构酷似蜂房。
6个碳原子组成一个正六边形;一个又一个的正六边形连在一起，组成一个石墨层;层又一层的石墨层摞在一起，形成石墨晶体。
在每一个六边形的内部，碳原子之间的结合力还是蛮强的，但层与层之间的结合力就比较弱了，所以石墨很软。
对此，英国曼彻斯特大学的一位物理学教授不满足，他竟然想从一层一层摞在一起的石墨上“片”下一个单层来。
天呐！我们只见过片烤鸭，他为什么想“片”石墨呢？因为单层石墨是一种全新的物质。
一旦从石墨晶体上“片””下这么一片单层来，就会像变魔术一样发生不可思议的变化。
这位想“片”石墨的教授叫安德烈.海姆。
2010年，他因发现石墨烯而与搭档分享了诺贝尔物理学奖。
从某种意义上说，这不是海姆获得的第一个诺贝尔奖，因为此前他还得过一次搞笑诺贝尔奖。
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诺贝尔奖石墨烯
诺贝尔奖——石墨烯2010 年10 月09 日瑞典皇家科学院5 日宣布，将2010 年诺贝尔物理学奖授予荷兰籍物理学家安德烈·海姆(左图)和拥有英国与俄罗斯双重国籍的物理学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰这对师生在石墨烯材料方面的卓越研究。
瑞典皇家科学院常任秘书诺尔马克表示，两位学者制备出了石墨烯材料，并发现它所具有的非凡属性，向世界展示了量子物理学的奇妙。
评审委员会发布的新闻稿称石墨烯为“完美原子晶体”，作为二维结构单层碳原子材料，强度相当于钢的100 倍，导电性能好、导热性能强。
很神奇用普通胶带剥离出石墨烯诺贝尔物理学奖两名评选委员表示，两位学者利用普通胶带成功地从石墨中剥离出石墨烯，这种材料仅有一个碳原子厚，是目前已知的最薄的材料。
作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好。
利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。
比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池。
如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，因此其应用前景十分广阔。
很意外都忘记了物理学奖揭晓日评审委员会现场，当记者询问获奖感受时，海姆答曰“意料之外、震惊”，说他忘了当天是物理学奖揭晓的日子。
另一名记者问及当天后续日程安排，海姆回答：“回去工作。
”海姆前一天工作到晚9 时，5 日早晨接获评审委员会获奖通知时正在电脑前回复一份邮件。
依照他的说法，前一天睡得不错。
他说，“我试着像以前一样生活，”因为自己不是因为获奖就会“余生停止工作的人”。
海姆现年51 岁，诺沃肖洛夫36 岁。
两人在荷兰奈梅亨大学相识，诺沃肖洛夫完成博士学业后追随海姆到英国曼彻斯特大学工作，在实验室内应用“机械微应力技术”获得石墨烯，2004 年10 月发表第一篇论文。
很快乐把研究工作视为“游戏” 新闻发布会上，美联社记者问及石墨烯的应用前景，海姆回答，他无法作具体预测，但以塑料作比，推断石墨烯“有改变人们生活的潜力”。
海姆坦言，一些同事先前告诉他，石墨烯研究会成为诺贝尔奖获奖项目。
他的回应是，“不认为(发表第一篇论文)6 年后就会获奖”。
一名记者新闻发布会后采访一名评审委员时提出疑问，他们是否仅凭那一篇论文就在6 年后获奖，所获回答是：当然不是以一篇论文为依据，而涉及石墨烯的“分离、认定和分类”。
新闻稿中，评审委员会介绍，把研究工作视为“游戏”是海姆和康斯坦丁团队的特点之一，“在过程中学习，谁知道，或许有一天会中大奖”。
获奖者小传曾拿过“搞笑诺贝尔奖” 两位学者都出生于俄罗斯，都是在俄罗斯开始物理学研究生涯，两人现在同为英国曼彻斯特大学物理与天文学院教授，而且他们还是师生和多年的研究搭档。
2000 年，安德烈·海姆还获得“搞笑诺贝尔奖”——通过磁性克服重力，让一只青蛙悬浮在半空中。
这两位教授的获奖，也使曼彻斯特大学现有的诺贝尔奖得主人数增加到4 名。
曼彻斯特大学校长南希·罗斯韦尔说，“这又是一个在对科学的兴趣和实践基础上作出重大发现的例子，他们的发现具有重要的社会经济意义。
” 诺奖评审委员会告知，今后，卫星、飞机和轿车可以用这类新型复合材料制造。
应用前景广阔石墨烯几乎完全透明，却极为致密，即使原子尺寸最小的氦气也无法穿透。
这些性状可由量子物理学加以解释。
石墨烯与塑料混合，可望形成导体，用于输送电子，同时具备更强的机械性能和耐热性能。
物理学奖评审委员会预期，石墨烯与塑料复合，可以凭借韧性，创制“新型超强材料”，兼具超薄、超柔和超轻特性。
评审委员会在新闻稿中告知：“今后，卫星、飞机和轿车可以用这类新型复合材料制造。
” 在特定领域内，如电子行业，石墨烯适合制作透明触摸屏、透光板和太阳能电池。
如用于制造晶体管集成电路，石墨烯可望超越硅晶体，突破现有物理极限，使电脑运行速度更快、能耗降低。
何时普及石墨烯只有一根头发直径1%，南京学者认为——大规模运用尚需时日石墨烯像个平面的蜂巢从2007 年起，南京大学物理学院国家杰出青年基金获得者、教育部长江特聘教授王伯根就开始关注这种新型材料。
“石墨烯是从石墨中一层
一层剥离出来的，是单层的石墨。
”王伯根教授解释，石墨烯是以sp2 轨道杂化的碳原子形成的单层原子蜂窝状六角平面晶体，六边形的每个点上都是相同的碳原子。
其厚度仅为0.335 nm，只有一根头发丝直径的百分之一，是目前世界上存在的最薄的材料。
导电性能比金属强得多除了强度很大外，石墨烯还有超强的导电性。
王伯根教授一直关注石墨烯中电子输运特性的理论研究，他解释“由于石墨烯中电子的低能行为与相对论性的中微子非常相似，这使得它能以极快的速度(约为光速的1/300)、几乎毫无阻力地通过前进道路上所遇到的障碍”。
由于这种性能，石墨烯在微电子领域将有巨大的应用前景。
研究人员甚至将石墨烯看作是目前大规模集成电路中硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。
大规模运用仍需相当时日既然发现了这种神奇的新型材料，能否将它的神奇特性为人类所用呢？“要真正大规模应用，还有很多的困难，需要走过相当长的科研之路。
”王伯根教授介绍，首先，目前石墨烯的面积还不能做得很大，一旦做大，很容易使得表面坑坑洼洼，很难达到严格的二维。
另外，各种制备方法都可能使原本应该是标准六边形的石墨烯丢失碳原子，形成有缺陷的石墨烯。
因此，如果大规模应用石墨烯，必定要先解决这两个难题，一个就是如何将石墨烯面积做大，另一个就是将石墨烯制作得形状完美、毫无杂质。
最近，在国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学院的资助下，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室先进炭材料研究部研究员成会明、任文才研究小组在石墨烯的控制制备、结构表征与物性的研究方面取得了一系列新的进展，相关的研究成果发表在国际期刊上。
石墨烯（graphene）是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构建其他维度碳质材料（如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨）的基本单元。
石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能，可望在高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域获得广泛应用。
由于其独特的二维结构和优异的晶体学质量，石墨烯蕴含了丰富而新奇的物理现象，为量子电动力学现象的研究提供了理想的平台，具有重要的理论研究价值。
因此，石墨烯迅速成为材料科学和凝聚态物理领域近年来的研究热点之一。
中国科学院金属所沈阳材料科学国家（联合）实验室先进炭材料部的研究人员在石墨烯的研究方面取得的进展主要包括以下三个方面。
可控制备出高质量石墨烯。
根据层数不同，石墨烯的电子结构会发生显著变化，因此实现石墨烯层数的可控制备十分关键。
与微机械剥离和外延生长方法相比，化学剥离是一种有望实现石墨烯低成本宏量制备的有效方法，但所制备的石墨烯大多为单层、双层和多层石墨烯的混合物。
基于对化学剥离方法制备石墨烯过程的分析，他们提出了利用石墨原料的尺寸与结晶度不同来控制石墨烯层数的策略，宏量控制制备出单层、双层和三层占优的高质量石墨烯，被审稿人认为是“石墨烯研究和应用的重大进展”。
为了进一步提高化学剥离方法制备的石墨烯的质量，他们根据氢电弧放电反应温度高、可实现快速加热及原位还原的特点，采用电弧加热膨胀解理石墨以去除含氧官能团和愈合结构缺陷，进而提高了石墨烯的质量。
较普通快速加热方法，采用氢电弧方法制备的石墨烯的抗氧化温度提高了近100℃，导电率提高了近2 个数量级。
提出了表征石墨烯结构的新方法。
石墨烯表征方法的建立是对其结构进行快速有效表征、控制制备及应用的前提和基础。
他们在反射率计算的基础上，引入色度学空间概念，提出了快速、准确、无损表征石墨烯层数的总色差方法，解释了只有在特定基底上石墨烯可见的原因，并利用该方法对基底和光源进行了优化，提出并实验证实了更利于石墨烯光学表征的基底和光源，提高了光学表征的精度，为石墨烯层数的快速准确表征、控制制备及物性研究奠定了基础。
该论文被美国化学会的ACS Nano 杂志选为该期“亮点”进行了重点介绍；同时也被《自然—中国》选为来自中国大陆和香港的突出科研成果，《自然—中国》化学领域的评论员Vicki Cleave 博士撰文写道：“来自中国科学院的任文才、成会明及其合作者提出了一种快速、无损、可进行大面积石墨烯表征的光学方法，该工作有助于确定和制备适于应用的理想石墨烯样品。
” 此外，针对目前石墨烯拉曼光谱信号弱、难以对其精细结构进行表征的难题，课题组还发明了一种
增强的拉曼散射技术，不仅可提高石墨烯拉曼光谱的信号强度，而且可获得普通拉曼光谱不能得到的石墨烯的精细结构特征。
在石墨烯的应用方面，该实验室有研究人员在石墨烯宏量制备的基础上，开展了石墨烯在场发射体、超级电容器、锂离子电池和透明导电膜等方面的应用探索。
为了充分发挥石墨烯的结构和性能优势，他们发展了电泳沉积方法制备出表面均匀致密且含有丰富边界突起的单层石墨烯薄膜，实现了薄膜与基体间的良好接触。
研究表明，石墨烯薄膜具有与碳纳米管薄膜相比拟的场发射特性：低的开启电场和阈值、良好的场发射稳定性和均匀性，展示了石墨烯在平板显示等方面的应用前景。