石墨是碳元素的结晶矿物之一。具有润滑性、化学稳定性、耐高温性、导电性、特殊导热性、可塑性、涂层性等优异性能。它被广泛应用于许多领域。石墨在冶金工业中主要用作耐火材料；铸造工业中用作铸模和防锈涂料；在电气工业中，用于生产碳电极、电极碳棒和电池。石墨乳可用作电视显像管的涂层，碳制品可用于发电机、电机、通讯设备等许多方面；在机械工业中，用作飞机、轮船、火车等高速机械的润滑剂；在化学工业中，用于制造各种防腐器具和设备；核工业中用作中子慢化剂和原子反应堆的防护材料；在航天工业中，可用作火箭发动机尾喷管的喉衬，火箭和导弹的隔热耐热材料，以及人造卫星上的无线电连接信号和导电结构材料。
此外，石墨还是轻工业中玻璃和造纸的抛光剂和防锈剂，也是制造铅笔、墨水、黑漆、墨水和人造钻石的原料。
石墨烯是从石墨材料上剥离下来的二维晶体，由碳原子组成，只有一层原子厚度。2004年，英国曼切斯特大学的物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地从石磨中分离出石墨烯，并证实它可以单独存在，因此两人获得了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯不仅是最薄的材料，也是最强最韧的材料。它的断裂强度比最好的钢高200倍。同时具有良好的弹性，拉伸范围可达自身尺寸的20%。目前，它是自然界中最薄、最坚固的材料。如果吊床是用面积为1平方米的石墨烯做的，重量在1毫克以下就可以承载一公斤的猫。
石墨烯最有潜力的应用是成为硅的替代品，为未来超级计算机的生产制造超微型晶体管。通过用石墨烯代替硅，计算机处理器的运行速度将提高数百倍。此外，石墨烯几乎完全透明，仅吸收2.3%的光。另一方面，它的密度大到连最小的气体原子(氦原子)都无法穿透。这些特性使其非常适合作为透明电子产品的原料，如透明触摸屏、发光面板、太阳能电池板等。
石墨烯作为一种最薄、强度最大、导电性最强的新型纳米材料，被誉为“黑金”，是“新材料之王”。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术和新工业革命
