石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义，它使得一些此前只能在理论上进行论证的量子效应可以通过实验经行验证。在二维的石墨烯中，电子的质量仿佛是不存在的，这种性质使石墨烯成为了一种罕见的可用于研究相对论量子力学的凝聚态物质——因为无质量的粒子必须以光速运动，从而必须用相对论量子力学来描述，这为理论物理学家们提供了一个崭新的研究方向：一些原来需要在巨型粒子加速器中进行的试验，如今可以在小型实验室内用石墨烯进行。
石墨烯还具有所谓的量子霍尔效应，这种诺贝尔奖量级的重要效应以往是要在极低温下才能显现的，石墨烯却能将它带到室温下。
晶体管
石墨烯可以用来制作晶体管，由于石墨烯结构的高度稳定性，这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下，目前勇挑大梁的以硅为材料的晶体管在10nm左右的尺度上就会失去稳定性；石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点，又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。例如ibm公司在2010年2月就已宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到了100ghz，超过同等尺度的硅晶体管。
从无到有，石墨烯产业经历了三个历程，2004年-2010年，石墨烯被证明存在和研究，并因此获得了诺贝尔奖。2010年-2016年，石墨烯经历了资本、政府、企业、科研等各方面的洗礼，慢慢形成产业，成就了2016年的石墨烯元年。2017年开始，石墨烯正在向着多应用、高端化发展。
“从石墨烯跨界到润滑油行业，是石墨烯应用落地发展的一种必然，从大局观来说，去年石墨烯产业已经进入到应用推广期，石墨烯润滑油产品的技术已经成熟，和传统润滑油商同台竞技几乎不可避免。”

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