隨著批量化出產(chǎn)以及大標(biāo)準(zhǔn)等難題的逐步打破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用步伐正在加速，基于已有的研討效果，最早結(jié)束商業(yè)化運(yùn)用的領(lǐng)域或許會(huì)是移動(dòng)設(shè)備、航空航天、新動(dòng)力電池領(lǐng)域。
1.基礎(chǔ)研討:
      石墨烯對(duì)物理學(xué)根底研討有著特別意義，它使得一些此前只能在理論上進(jìn)行證明的量子效應(yīng)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)經(jīng)行驗(yàn)證。在二維的石墨烯中，電子的質(zhì)量似乎是不存在的，這種性質(zhì)使石墨烯成為了一種稀有的可用于研討相對(duì)論量子力學(xué)的凝聚態(tài)物質(zhì)--由于無(wú)質(zhì)量的粒子必須以光速運(yùn)動(dòng)，然后必須用相對(duì)論量子力學(xué)來(lái)描繪，這為理論物理學(xué)家們提供了一個(gè)嶄新的研討方向:一些原本需要在巨型粒子加速器中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，可以在小型實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用石墨烯進(jìn)行。
      零能隙的半導(dǎo)體首要是單層石墨烯，這種電子結(jié)構(gòu)會(huì)嚴(yán)峻影響到氣體分子在其表面上的作用。單層石墨烯較體相石墨表面反響活性增強(qiáng)的功能是由石墨烯的氫化反響和氧化反響結(jié)果顯示出來(lái)的，闡明石墨烯的電子結(jié)構(gòu)可以調(diào)變其表面的活性。別的，石墨烯的電子結(jié)構(gòu)可以通過(guò)氣體分子吸附的誘導(dǎo)而產(chǎn)生相應(yīng)的改變，其不但對(duì)載流子的濃度進(jìn)行改動(dòng)，一起可以摻雜不同的石墨烯。
2.傳感器:
      石墨烯可以做成化學(xué)傳感器，這個(gè)進(jìn)程首要是通過(guò)石墨烯的表面吸附性能來(lái)結(jié)束的，根據(jù)部分學(xué)者的研討可知，石墨烯化學(xué)探測(cè)器的靈敏度可以與單分子檢測(cè)的極限相比擬。 石墨烯一起的二維結(jié)構(gòu)使它對(duì)周?chē)沫h(huán)境十分敏感。 石墨烯是電化學(xué)生物傳感器的理想材料，石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學(xué)上檢測(cè)多巴胺、葡萄糖等具有出色的靈敏性。
3.晶體管:
      石墨烯可以用來(lái)制造晶體管，由于石墨烯結(jié)構(gòu)的高度穩(wěn)定性，這種晶體管在靠近單個(gè)原子的規(guī)范上依然能穩(wěn)定地作業(yè)。相比之下，現(xiàn)在以硅為材料的晶體管在10納米左右的規(guī)范上就會(huì)失掉穩(wěn)定性;石墨烯中電子對(duì)外場(chǎng)的反響速度超快這一特征，又使得由它制成的晶體管可以抵達(dá)極高的作業(yè)頻率。如IBM公司在2010年2月就已宣布將石墨烯晶體管的作業(yè)頻率進(jìn)步到了100GHz，逾越相等規(guī)范的硅晶體管。
4.柔性顯示屏:
      消費(fèi)電子展上可曲折屏幕備受矚目，成為未來(lái)移動(dòng)設(shè)備顯示屏的發(fā)展趨勢(shì)。柔性顯示未來(lái)商場(chǎng)廣大，作為根底材料的石墨烯遠(yuǎn)景也被看好。韓國(guó)研討人員初度制造出了由多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性透明顯示屏。韓國(guó)三星公司和成均館大學(xué)的研討人員在一個(gè)63厘米寬的柔性透明玻璃纖維聚酯板上，制造出了一塊電視機(jī)巨細(xì)的純石墨烯。他們表明，這是迄今為止"塊頭"最大的石墨烯塊。隨后，他們用該石墨烯塊制造出了一塊柔性接觸屏。研討人員表明，理論上來(lái)講，人們可以卷起智能手機(jī)，然后像鉛筆相同將其別在耳后。
5.新動(dòng)力電池:
      新動(dòng)力電池也是石墨烯最早商用的一大重要領(lǐng)域。美國(guó)麻省理工學(xué)院已成功研發(fā)出表面附有石墨烯納米涂層的柔性光伏電池板，可極大降低制造透明可變形太陽(yáng)能電池的本錢(qián)，這種電池有或許在夜視鏡、相機(jī)等小型數(shù)碼設(shè)備中運(yùn)用。別的，石墨烯超級(jí)電池的成功研發(fā)，也處理了新動(dòng)力汽車(chē)電池的容量不足以及充電時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，極大加速了新動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這一系列的研討效果為石墨烯在新動(dòng)力電池行業(yè)的運(yùn)用鋪就了路程。
6.海水淡化:
      石墨烯過(guò)濾器比其他海水淡化技術(shù)要運(yùn)用的多。水環(huán)境中的氧化石墨烯薄膜與水密切接觸后，可形成約0.9納米寬的通道，小于這一標(biāo)準(zhǔn)的離子或分子可以快速通過(guò)。通過(guò)機(jī)械手段進(jìn)一步緊縮石墨烯薄膜中的毛細(xì)通道標(biāo)準(zhǔn)，控制孔徑巨細(xì)，高效過(guò)濾海水中的鹽份。
7.儲(chǔ)氫材料:
      石墨烯具有質(zhì)量輕、高化學(xué)穩(wěn)定性和高比表面積等長(zhǎng)處，使之成為儲(chǔ)氫材料的最佳候選者。
8.航空航天:
      由于高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)也是極為出色的。2014年，美國(guó)NASA開(kāi)發(fā)出運(yùn)用于航天領(lǐng)域的石墨烯傳感器，就能很好的對(duì)地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結(jié)構(gòu)性缺陷等進(jìn)行檢測(cè)。而石墨烯在超輕型飛機(jī)材料等潛在運(yùn)用上也將發(fā)揮更重要的作用。
9.感光元件:
      以石墨烯作為感光元件質(zhì)料的新型感光元件，可望透過(guò)特別結(jié)構(gòu)，讓感光才能比現(xiàn)有CMOS或CCD進(jìn)步上千倍，并且損耗的動(dòng)力也需本來(lái)10%。可應(yīng)用在監(jiān)視器與衛(wèi)星成像領(lǐng)域中，能夠應(yīng)用于照相機(jī)、智能手機(jī)等。

10.復(fù)合資料:

      基于石墨烯的復(fù)合資料是石墨烯應(yīng)用范疇中的重要研討方向，其在能量?jī)?chǔ)存、液晶器件、電子器件、生物資料、傳感資料和催化劑載體等范疇展現(xiàn)出了優(yōu)良功能，具有寬廣的應(yīng)用遠(yuǎn)景。目前石墨烯復(fù)合資料的研討首要會(huì)集在石墨烯聚合物復(fù)合資料和石墨烯基無(wú)機(jī)納米復(fù)合資料上，而隨著對(duì)石墨烯研討的深化，石墨烯增強(qiáng)體在塊體金屬基復(fù)合資料中的應(yīng)用也越來(lái)越受到人們的重視。 石墨烯制成的多功能聚合物復(fù)合資料、高強(qiáng)度多孔陶瓷資料，增強(qiáng)了復(fù)合資料的許多特別功能。
11.生物:
       石墨烯被用來(lái)加快人類(lèi)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分解 ，一起也被用來(lái)制作碳化硅上外延石墨烯的生物傳感器。一起石墨烯能夠作為一個(gè)神經(jīng)接口電極，而不會(huì)改動(dòng)或破壞功能，如信號(hào)強(qiáng)度或疤痕安排的形成。由于具有柔韌性、生物相容性和導(dǎo)電性等特性，石墨烯電極在體內(nèi)比鎢或硅電極安穩(wěn)得多。 石墨烯氧化物對(duì)于按捺大腸桿菌的生長(zhǎng)非常有用，而且不會(huì)傷害到人體細(xì)胞。