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石墨烯是碳原子排列成單層蜂巢狀的二維晶體，以sp²雜化形成，厚度為一個(gè)碳原子直徑（0.34 nm），是目前世界上最薄的材料，同時(shí)也是其他不同維度石墨材料的構(gòu)建基礎(chǔ)，例如石墨烯可包裹成零維的富勒烯（Fullerene）球體，可卷繞成一維的碳納米管（Carbon Nanotube, CNT），也可堆棧成三維的石墨。由于其sp²雜化軌域，π鍵結(jié)之電子有較高自由度，可在規(guī)則的晶格間移動(dòng)，因此石墨烯具備良好的電子遷移率及導(dǎo)電度；另外，石墨烯穩(wěn)定的鍵結(jié)結(jié)構(gòu)，使聲子可在晶格傳遞時(shí)減少能量逸散，因此有良好的導(dǎo)熱性質(zhì)；同時(shí)也由于其穩(wěn)定的鍵結(jié)結(jié)構(gòu)，石墨烯具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度。

簡(jiǎn)而言之，石墨烯結(jié)合了目前所有已知材料的優(yōu)點(diǎn)，賦予了其在各項(xiàng)工業(yè)領(lǐng)域的革命性應(yīng)用前景，尤其在熱管理應(yīng)用、電/磁應(yīng)用、機(jī)械性能應(yīng)用、防護(hù)應(yīng)用與儲(chǔ)能應(yīng)用上，已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。