石墨烯是由单层碳原子以六边形蜂窝晶格构成的二维碳材料，其碳原子通过sp²杂化轨道形成共价键，由英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于2004年通过机械剥离法首次获得单层样品，两人因此获2010年诺贝尔物理学奖 。国家标准将10层以下具备晶体结构的碳材料定义为石墨烯，少层石墨烯通常指5层以下 。中国石墨烯专利申请量占全球80% 。目前主流商业产品多为氧化还原法制备的非晶态还原氧化石墨烯，属于“类石墨烯”范畴 。2025年全球市场规模预计达460亿元，粉体材料年产能超5000吨，但缺陷率与炭黑相当，制约其在高性能电池等领域的应用 。天津大学团队2024年研制出带隙600 meV的半导体外延石墨烯，其霍尔迁移率达5500cm²/(V·s)，开关比达10⁴ 。
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