มีวัสดุไม่กี่ชนิดที่ได้รับการขนานนามว่าเป็นวัสดุชั้นเยี่ยม เพื่อให้เป็นที่รู้จัก เนื่องจากคุณจำเป็นต้องมีคุณลักษณะที่โดดเด่นบางอย่าง กราฟีนเป็นวัสดุที่เพิ่งค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ โดยมีคุณสมบัติที่น่าสนใจหลายประการ เช่น ความแข็งแรงและน้ำหนักเบา นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยกำลังทำงานกันอย่างหนัก โดยกำลังศึกษาเทคนิคใหม่ๆ ในการผลิตกราฟีนและสำรวจศักยภาพของการใช้กราฟีน
Graphene เป็น allotrope ที่มนุษย์สร้างขึ้นหรือรูปแบบของคาร์บอน ประกอบด้วยโครงสร้างหกเหลี่ยมเหมือนกราไฟต์ แต่เป็นแผ่นหนาเพียงอะตอมเดียวจึงเบามาก แผ่นงานหลายชั้นในทางเทคนิคยังคงเรียกว่า graphene จนถึงประมาณ 30 ชั้นหลังจากนั้นจึงเรียกว่าแกรไฟต์
ในโครงสร้างหกเหลี่ยมที่กราฟีนใช้ สามในสี่ของอิเล็กตรอนที่มีอยู่เพื่อสร้างพันธะซิกมาที่แรงกับอะตอมของคาร์บอนอีกสามตัว อิเล็กตรอนสุดท้ายที่มีอยู่มีอิสระที่จะเดินทางผ่านกราฟีนทั้งแผ่น อิเล็กตรอนอิสระต่ออะตอมของคาร์บอนทำให้กราฟีนเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และการวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าสามารถนำไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดง พันธะสามที่แข็งแกร่งทำให้กราฟีนแตกหักได้ยาก หากคุณสร้างแผ่นเหล็กที่มีความหนาเท่ากัน กราฟีนจะแข็งแรงกว่าเหล็กกล้าที่แข็งแรงที่สุด 100 เท่า
มีเพียง 2.3% ของแสงออปติคัลที่ถูกดูดซับ ทำให้กราฟีนเกือบโปร่งใส ซึ่งสาเหตุหลักมาจากความหนาเพียงอะตอมเดียว
กราฟีนที่รวมความแข็งแกร่ง น้ำหนัก และความโปร่งใสแสดงให้เห็นในรางวัลโนเบลที่นักวิจัยผู้บุกเบิกสองคนได้รับรางวัลในปี 2010 กราฟีนแผ่นหนึ่งตารางเมตรถ้าทำเป็นเปลญวนจะสามารถรองรับแมว 4 กก. ในขณะที่ มีความโปร่งใสเกือบสมบูรณ์และมีน้ำหนักเท่ากับเคราของแมวตัวใดตัวหนึ่งที่ 0.77 มิลลิกรัมเท่านั้น
การวิจัยเกี่ยวกับกราฟีนกำลังดำเนินการในหลายสาขาวิชา เช่น การแพทย์ อิเล็กทรอนิกส์ และสิ่งแวดล้อม ปัจจัยจำกัดหลักสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ในอดีตคือต้นทุน อย่างไรก็ตาม ในช่วงทศวรรษนับตั้งแต่มีการสร้างกราฟีนขึ้นครั้งแรก ต้นทุนในการผลิตกราฟีนลดลงอย่างมาก ซึ่งหมายความว่าแอพพลิเคชั่นเชิงพาณิชย์เริ่มปรากฏขึ้น
หนึ่งในอุตสาหกรรมหลักที่ผู้บริโภคจะได้เห็นกราฟีนสร้างความแตกต่างในสักวันหนึ่งก็คือแบตเตอรี่ การวิจัยพบว่า graphene จะสามารถเก็บพลังงานจำนวนมากในที่เล็กและเบากว่าได้ แพ็คเกจมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมปัจจุบันที่อาจชาร์จได้ภายในไม่กี่นาทีมากกว่า ชั่วโมง. แบตเตอรี่แบบกราฟีนมีแนวโน้มที่จะมีความยืดหยุ่น ทำให้สามารถรีดหรือขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ได้ง่าย