由于石墨烯具有優異的導熱性能和力學性能，還在傳感器、聚合物納米復合材料、光電功能材料、藥物控制釋放等領域表現出眾多潛在的應用前景。
石墨烯擁有較大的比表面積，使其具備了制作高靈敏度傳感器的條件，一旦氣體被吸附于石墨烯表面，其表面電阻就會出現變化，然后結合電傳感檢測器，就可以讓石墨烯成為一種優異的氣體傳感器。
石墨烯的氣體吸附特性，也讓其成為新型儲氫材料，可以在室溫、安全壓力下快速可逆地吸放氫氣，較高的熱穩定性。
石墨烯獨特的二維層狀結構和良好的生物相容性，使其能很好地作為藥物載體?？茖W家將石墨烯與抗腫瘤藥物反應制得復合物，可在人體內緩慢釋放藥物，而且藥物的負載量遠遠高于傳統的藥物載體。
據中科院金屬所研究員成會明介紹，在清潔能源領域，石墨烯應用前景廣闊。清潔能源最大問題是穩定性和移動存儲難題。存儲方式主要為超級電容和電池，都需要滿足高能量密度、高功率密度、高可靠性和長壽命。石墨烯可增加鋰電池電極的導電性。他們將石墨烯混合物應用于鋰電池，其續航里程可增加到400公里以上。
另一方面是用于柔性能量存儲，將來用于柔性可穿戴設備，柔性智能設備?！耙嵝燥@示，也要柔性能源，包括柔性鋰電池、柔性超級電容?！?/p>
在接受《科技日報》記者專訪時，蓋姆頗為感慨地表示，自2010年他與同事因發現石墨烯共獲諾貝爾物理學獎之后，短短幾年間全球石墨烯研發及商業化的速度令他十分驚詫。
制備難題
人們耳熟能詳的趣事，是安德烈?蓋姆用透明膠帶得到了石墨烯，并因此獲得了諾貝爾獎。實際上，在用透明膠帶得到石墨烯后，他們就開始研發機械化的石墨烯制備方法。2004年，他們成功用微機械剝離法制備出單層石墨烯。
這種方法當然是比較原始的。雖然可以獲得晶體結構比較完整的石墨烯，但得到的石墨烯尺寸很小，一般在10微米-100微米之間，存在產率低和成本高的不足，不能滿足工業化和規?；a要求。
此后，人們想到制備石墨烯未必要使用石墨，只需要設法讓碳原子結成一層薄膜。化學氣相沉積法（CVD）應運而生，這種方法是將乙烯或乙炔等氣體導入到一個反應腔內，讓這些氣體在高溫下分解，經過冷卻后，碳原子就沉積在基底表面形成石墨烯，最后用化學腐蝕法除去金屬基底，或用卷對卷的方法將其轉移到高分子薄膜上。
雖然CVD能滿足規模化制備大面積、高質量的石墨烯要求，但在現階段由于其成本較高和工藝復雜等缺點，限制了這種方法在石墨烯制備中的應用。
北京大學納米化學中心教授彭海琳對財新記者介紹，他們發現可以用三聚氰胺對銅箔進行預處理，減少銅箔上的凝結點，這樣就可以形成大片的石墨烯薄膜，提高薄膜的透光性、導電性和一致性，而后通過卷對卷的方法，把石墨烯薄膜轉移到高分子PET薄膜上，就可以得到高質量的石墨烯薄膜。
如果在卷對卷轉移的過程中，將金屬納米導線封裝在石墨烯和柔性塑料基底之間，做成復合導電薄膜，可以顯示出優異導電性、透光性，且具有優異的柔性、機械穩定性、抗剝離性能和抗化學腐蝕性能。
他們采用石墨烯和銀納米線復合電極，制備了電致變色器件，具有良好的變色性能、快速的變色相應時間和穩定的循環性能。這種復合電極在下一代柔性電子和光電子領域，有重大的潛在應用價值。
在對石墨烯的薄膜面積沒有過高要求的領域，氧化石墨還原法是制備石墨烯最常用的方法之一。這種方法早在上世紀中葉就被提出，并被一直沿用至今。在強氧化劑作用下，擴張石墨層間距，經在水溶液或有機溶劑中超聲處理后形成均勻分散的單層氧化石墨烯，再利用還原劑還原氧化基團制得石墨烯。
但這種方法得到的，主要是石墨烯粉體。缺陷非常多，電學、力學性能都較差，而且需要用濃硫酸氧化石墨，其工業上廢液的處理是一個難題。
還有一種主要方法――溶劑剝離法，原理是將少量的石墨分散于溶劑中，形成低濃度的分散液，利用超聲波的作用破壞石墨層間的分子作用力，此時溶劑可以插入石墨層間，進行層層剝離，制備出石墨烯。此方法不會像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結構，可以制備高質量的石墨烯。
由于整個液相剝離的過程沒有在石墨烯的表面引入任何缺陷，為其在微電子學、多功能復合材料等領域的應用提供了廣闊的應用前景，缺點是產率很低。
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