石墨烯具备众多优异的力学、光学、电学和微观量子性质，是目前最薄也是最坚硬的纳米材料，同时具备透光性好、导热系数高、电子迁移率高、电阻率低、机械强度高等众多普通材料不具备的性能，未来有望在电极、电池、晶体管、触摸屏、太阳能、传感器、超轻材料、医疗、海水淡化等众多领域应用，是最有前景的先进材料之一。

    石墨烯材料分为两类，一类是由单层或多层石墨烯构成的薄膜，另一种是由多层石墨烯构成的微片。石墨烯薄膜又分为单晶薄膜和多晶薄膜。其中单晶薄膜可以用于集成电路等电子领域，但是产业化尚待时日。而多晶薄膜有望在5-10年内实现产业化应用，替代ITO玻璃用于制造触摸屏（特别是柔性制造屏）和其他需要透明电极的领域。除了纯石墨烯之外，另外还有很多石墨烯衍生物，未来也会有较为广泛的应用。

   总体而言，石墨烯应用领域将主要集中在电子、新能源、生物医疗、高精度制造业、水处理等高精尖技术领域。

     传感器方面，纳米传感器尺寸小、精度高。原子级别的传感器与普通传感器相比，具备多种独有的微观性质，显著拓宽了传感器的应用领域。纳米传感器可广泛应用于生物、化学、机械、航空、军事等方面。纳米传感器主要包括纳米磁敏传感器、纳米生物传感器和纳米光纤传感器。纳米传感器尺寸主要取决于探针针头大小，传感器尺寸可显著减小，同时感应时间大大缩短，满足微观高精度测量需要。随着工业生产和环境监测的需要，纳米气敏传感器的研发获得了长足的进展，未来有望率先实现商业化应用。

目前已经有用化学气相沉积法在分散有催化剂的SiO2/Si基片上制得的单个的单壁碳纳米管。此种碳纳米管使得传感器在复杂的气体环境中具有选择性，区分度和灵敏度较之传统的传感器显著提升。

    单壁碳纳米管具有优异的电子、机械、力学等性能，但是纳米管制备一直是难点。实现结构和性质可控的制备是单壁碳纳米管应用的基础和关键，同时也成为碳纳米管研究和应用发展的瓶颈。

    石墨烯良好的电导性能和透光性能，使其在透明电导电极方面有非常好的应用前景。试验证明，石墨烯比表面积高达2600平方米/克，导电性极高，且储能效率是现有材料的近两倍，是理想的电极材料。石墨烯在取代其他电极材料方面有广阔的应用前景，即便是目前商用超级电容器使用的活性炭等材料，比表面积也不过1000-1800平方米/克，石墨烯的电学综合性能显著超越当前的各种材料。

    传统电极材料多采用ITO（铟锡氧化物）。铟元素价格昂贵，且较为稀有。行业正在寻找一种成本更低的材料以替代ITO。石墨烯以其独有的导电透明性质成为备选材料。采用石墨烯制成的透明电极，不仅具备传统电极的导电特性，同时还可以弯曲折叠，在搭建过程中可与建筑构成一体化，更加经济和实用。透明导电电极不仅应用于太阳能领域，同时还可应用在触摸屏、液晶屏、发光LED和超级电容等多种光电领域。目前全球实验室将石墨烯电极应用至上述多类型产品，包括触摸屏和超级电容。若能成功商业化，未来有望改变电子行业制造格局。