石墨烯凭借其独特的结构使其拥有优异的物理化学性能。在力学方面，石墨烯是人类已知最强最高的物质，其杨氏模量达1Tpa，与单壁碳纳米管相当。强度约为180GPa，是普通钢材的100倍。此外，石墨烯还具有良好的韧性，单位面积石墨烯片可承受4kg重量，可见其韧性相当于碳纤维的20倍；在热学方面，石墨烯自身的导热系数达到5300W/moK，是室温下最好的导热材料，导热性能是碳纳米管的1.51倍，是铜的13倍；在电学方面，石墨烯是室温下最好的导电材料，由于其特殊的能带结构使常温下电子运动干扰小，传输质量大幅提高。石墨烯的电学性能突出表现在高载流子迁移率及高电流密度，其载流子迁移率达15000cm2/Vos，相当于商用硅片的10倍。电流密度耐性为2亿A/cm2，相当于铜的100倍。
石墨烯性能优异
石墨烯除具有优异的热学、力学及电学性能外，还具有几类特殊功能如低温吸氢、常温无散射、应变传感等，这使得石墨烯能用于制作吸氢材料、无散射传输器件、应变传感器、双极半导体和类催化剂等。综合分析石墨烯的各类优异性能及特性，石墨烯将来运用的领域将会十分广阔，且主要集中在电子行业及化工行业，尤其是在电子行业的锂电池电极、触摸屏、超级电容领域和化工行业的涂层、保险、吸附、淡化领域。
石墨烯下游应用广泛
在目前的石墨烯研究中，中、韩、美位居世界前列，在全球主要优先权专利申请件数排位中，中国、韩国、美国申请件数名列前三，分别为6714、2892、2632件。石墨烯的研发主要集中在亚洲及北美洲，其中中国是主要的研发国家，最早优先权专利申请数约占全球50%。全球前十位石墨烯专利申请人中，有五位是中国高校，两位是韩国高校，只有三家是企业，高校占70%，可见目前石墨烯的研发主力仍然在高校。从专利数量看，专利申请数最多的申请人为韩国三星、韩国高科技学院及美国IBM，专利申请数分别为503、223、199件，可见全球石墨烯研发技术领先机构主要分布在韩国。
全球石墨烯专利申请数量
从石墨烯专利技术申请领域看，2013年之前，石墨烯相关研究主要集中在制备领域，2011年至2013年间制备技术专利占石墨烯专利申请比例逐步提升。2013-2015年间，全球新增大量关于复合纤维、涂层、功能薄膜、水处理等新兴领域的石墨烯技术专利申请，其中关于石墨烯基复合材料和储能的专利申请占比分别达27%和15%。
石墨烯专利分布
全球石墨烯市场规模预测
