石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定存在，直至2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯，而證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因"在二維石墨烯材料的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)"為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過(guò)15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體（monocrystallinesilicon）高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因?yàn)樗碾娮杪蕵O低，電子的移動(dòng)速度極快，因此被期待可用來(lái)發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來(lái)制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽(yáng)能電池。

石墨烯另一個(gè)特性，是能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應(yīng)。

石墨烯作為當(dāng)今最前沿的新材料，被譽(yù)為"黑金""新材料之王"。其用途太大，乃至有科學(xué)家預(yù)言：石墨烯將"改變21世紀(jì)"。它厚度是頭發(fā)絲的20萬(wàn)分之一，強(qiáng)度是鋼的200倍，是世界上已知的最輕最薄、最強(qiáng)的材料。

只充電幾分鐘，就可以讓汽車(chē)連續(xù)開(kāi)行1000公里。這種技術(shù)在西班牙、韓國(guó)等地，都接近于實(shí)現(xiàn)突破。但這僅僅是石墨烯的神奇應(yīng)用之一。另外，石墨烯材料如果取代硅，有望讓計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度快數(shù)百倍；

石墨烯有望引發(fā)觸摸屏和顯示器產(chǎn)品的革命，制造出可折疊、伸縮的顯示器件；石墨烯強(qiáng)度超出鋼鐵數(shù)十倍，有望被用于制造超輕型飛機(jī)材料、超堅(jiān)韌的防彈衣等。

最近美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員就開(kāi)發(fā)出一種以石墨烯為基礎(chǔ)的微型超級(jí)電容器，該電容器不僅外形小巧，而且充電速度為普通電池的1000倍，可以在數(shù)秒內(nèi)為手機(jī)甚至汽車(chē)充電，同時(shí)可用于制造體積較小的器件。

微型石墨烯超級(jí)電容技術(shù)突破可以說(shuō)是給電池帶來(lái)了革命性發(fā)展。主要制造微型電容器的方法是平板印刷技術(shù)，需要投入大量的人力和成本，阻礙了產(chǎn)品的商業(yè)應(yīng)用。而只需要常見(jiàn)的DVD刻錄機(jī)，甚至是在家里，利用廉價(jià)材料30分鐘就可以在一個(gè)光盤(pán)上制造100多個(gè)微型石墨烯超級(jí)電容。

正是看到了石墨烯的應(yīng)用前景，許多國(guó)家紛紛建立石墨烯相關(guān)技術(shù)研發(fā)中心，嘗試使用石墨烯商業(yè)化，進(jìn)而在工業(yè)、技術(shù)和電子相關(guān)領(lǐng)域獲得潛在的應(yīng)用專(zhuān)利。歐盟委員會(huì)將石墨烯作為"未來(lái)新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目"，設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，未來(lái)10年內(nèi)撥出10億歐元經(jīng)費(fèi)。英國(guó)政府也投資建立國(guó)家石墨烯研究所(NGI)，力圖使這種材料在未來(lái)幾十年里可以從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)和市場(chǎng)。

早在2015年，中國(guó)國(guó)務(wù)院就正式把石墨烯作為新能源列入《中國(guó)制造2025》計(jì)劃，并投入大量資金研發(fā)。截至目前，中國(guó)石墨烯的專(zhuān)利總數(shù)排名世界第一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于韓國(guó)、美國(guó)、日本。

改變世界的三項(xiàng)科技，人工智能、基因科學(xué)、材料科學(xué)，中國(guó)現(xiàn)在正逐漸趕超，有望彎道超車(chē)，領(lǐng)先世界。

人工智能方面：中國(guó)在國(guó)際科技論文發(fā)表量和發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)量已居世界第二，部分領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)重要突破。語(yǔ)音識(shí)別、視覺(jué)識(shí)別技術(shù)世界領(lǐng)先，自適應(yīng)自主學(xué)習(xí)等初步具備跨越發(fā)展的能力，中文信息處理、工業(yè)機(jī)器人和無(wú)人駕駛等技術(shù)逐步進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。

基因科學(xué)方面：12月28日，我國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)"中國(guó)十萬(wàn)人基因組計(jì)劃"。這是我國(guó)在人類(lèi)基因組研究領(lǐng)域?qū)嵤┑氖讉€(gè)重大國(guó)家計(jì)劃，也是目前世界上規(guī)模最大、推進(jìn)速度最快的人類(lèi)基因組計(jì)劃：4年內(nèi)全部完成！

石墨烯方面：目前全球已有超過(guò)200個(gè)機(jī)構(gòu)和1000多名研究人員從事石墨烯研發(fā)，然而中國(guó)在石墨烯研發(fā)上優(yōu)勢(shì)強(qiáng)大。截至2016年3月，中國(guó)石墨烯的專(zhuān)利總數(shù)占全世界的56%，排名第一，后面才是韓國(guó)、美國(guó)、日本。