石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
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。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。
石墨烯是一种禁带宽度几乎为零的半金属/半导体材料，具有半金属特性。在二维六边形Brillouin角的六个角附近的低能区域，其E-k关系是线性的，从而形成了有效质量为零的Dirac-费米子，具有类似光子的特性。电子在片层内的传输过程中，由于原子间作用力十分强，即使周围碳原子发生挤撞，引入缺陷或外来原子，受到的阻力和干扰很小，不易发生散射。且利用其传输的平面半导体操作技术，石墨烯的传导性会得到加强。从传导实验得出的测量结果显示石墨烯具有高达2×105cm2/（Vs）的载流子迁移率，远高于在硅中的传导速度。更突出的是这样的高迁移率受温度和化学腐蚀影响的程度很小。
与石墨烯相关的研究和产业化在近年来持续升温。欧洲、美国、日本、韩国等许多国家和地区都进行了一系列相关研究，支持了许多项目，对推动产业发展做出了战略部署。
博思数据发布的《2017-2022年中国石墨烯市场深度调研与投资前景研究报告》，2012年至2013年，石墨烯技术的商业市场产业化缓慢，几乎为零，鲜有代表产品出现。
2013年以来，石墨烯市场迎来了快速发展期；2015年，烯旺科技研发的全球首款石墨烯智能理疗护腰在京东众筹，在业界掀起了巨大波浪。2015年全球石墨烯市场规模为0.45亿美元，2018年全球石墨烯市场规模可能达1.95亿美元，之后将加速发展，于2023年超过13亿美元。
全球石墨烯市场可以分为两大类：即氧化石墨烯（GO）、石墨烯纳米片（GNP）和其他。其他类型的石墨烯包括碳化硅石墨烯、还原氧化石墨烯（rGO）等，每一种类型都有不同的特点和用途。其中，氧化石墨烯在全球市场中份额最高，紧接着是石墨烯纳米片。
近年来，越来越多的科学家致力于以氧化石墨为前驱体合成石墨烯 / 纳米金属或纳米金属氧化物，并研究其物理与化学性质。金属钯具有良好的亲氢性，在氢气储存、加氢反应催化剂、燃料电池及化学传感器等方面有着广泛的应用前景。
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