一、物理性质
    1.强度与柔韧性
    抗拉强度和弹性模量分别为125GPa和1.1TPa，杨氏模量约为42N/m2，面积为1m2的石墨烯层片可承受4 kg的质量，其强度约为普通钢的100倍，用石墨烯制成的包装袋，可以承受大约2吨的重量，是目前已知的强度最大的材料。
    2.导电导热性
    石墨烯最重要的性质之一就是它独特的载流子特性和无质量的狄拉克费米子属性。其电子迁移率可达到2×105cm2/V·s，约为硅中电子迁移率的140倍，砷化镓的20倍，温度稳定性高，电导率可达108Ω/ m,面电阻约为31Ω/sq（310Ω/m2），比铜或银更低，是室温下导电最好的材料。比表面积大（2630m2/g），热导率（室温下是5000W·m-1·K-1）是硅的36倍，砷化镓的20倍，是铜（室温下401W·m·K）的十倍多。极高的强度与柔韧性，室温下最好的导电导热性使得石墨烯成为ITO（氧化铟锡）的理想替代材料，并在柔性导电薄膜材料方面有重要应用。
    另外，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到，而Novoselov等在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。
二、光学性质
    单层石墨烯对可见光以及近红外波段光垂直的吸收率仅为 2.3%，对所有波段的光无选择性吸收。
    线性光学性质：单层石墨烯的吸光率很高，对从可见光到太赫兹宽波段每层吸收 2.3% 光。
    非线性光学性质：当入射光的强度超过某一临界值时，石墨烯对其的吸收会达到饱和。这些特性可以使得石墨烯可以用来做被动锁模激光器。
三、化学性质
    氧化性：可与活泼金属反应，或是在空气中被氧化
    与活泼金属反应，相当于打开部分双键：
    8C+K=C8K
    在空气中高温被氧化：
    2C+O2=2CO 或C+O2=CO2
    还原性：可被氧化性酸氧化，通过该方法可以将石墨烯裁成小碎片
    4HNO3+C=4NO2+CO2+2H2O
    稳定性：石墨烯的结构非常稳定，碳碳键（carbon-carbon bond）仅为1.42。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外，石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小
    芳香性：石墨烯具有芳香性，具有芳烃的性质
    溶解性：在非极性溶剂中表现出良好的溶解性
    其他性质：可以吸附和脱附各种原子和分子 ，具有超疏水性和超亲油性

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