1、“太空電梯”纜線：據科學家稱，地球上很容易找到石墨原料，而石墨烯堪稱是人類已知的強度最高的物質，它將擁有眾多令人神往的發展前景。它不僅可以開發制造出紙片般薄的超輕型飛機材料、可以制造出超堅韌的防彈衣，甚至還為“太空電梯”纜線的制造打開了一扇“阿里巴巴”之門。［散戶之友/收集整理］美國研究人員稱，“太空電梯”的最大障礙之一，就是如何制造出一根從地面連向太空衛星、長達23000英里并且足夠強韌的纜線，美國科學家證實，地球上強度最高的物質“石墨烯”完全適合用來制造太空電梯纜線！人類通過“太空電梯”進入太空，所花的成本將比通過火箭升入太空便宜很多。為了激勵科學家發明出制造太空電梯纜線的堅韌材料，美國NASA此前還發出了400萬美元的懸賞。
2、代替硅生產超級計算機：科學家發現，石墨烯還是目前已知導電性能最出色的材料。石墨烯的這種特性尤其適合于高頻電路。高頻電路是現代電子工業的領頭羊，一些電子設備，例如手機，由于工程師們正在設法將越來越多的信息填充在信號中，它們被要求使用越來越高的頻率，然而手機的工作頻率越高，熱量也越高，于是，高頻的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出現，高頻提升的發展前景似乎變得無限廣闊了。這使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。［散戶之友收集整理］研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產未來的超級計算機。
3、光子傳感器：石墨烯還可以以光子傳感器的面貌出現在更大的市場上，這種傳感器是用于檢測光纖中攜帶的信息的，現在，這個角色還在由硅擔當，但硅的時代似乎就要結束。去年10月，IBM的一個研究小組首次披露了他們研制的石墨烯光電探測器，接下來人們要期待的就是基于石墨烯的太陽能電池和液晶顯示屏了。因為石墨烯是透明的，用它制造的電板比其他材料具有更優良的透光性。
4、液晶顯示材料：從光學角度來說，石墨烯是一種“透明”的導體，可以用來替代現在的液晶顯示材料。目前的液晶顯示器利用的是以銦為基礎的金屬氧化物薄膜，而銦這種金屬十分稀有，預計在未來十年內就可能出現供應短缺。另外，與目前電腦、手機等電子產品的重要原材料硅相比，石墨烯也具有諸多優勢，因此它將來有望取代硅，在電子產品生產中得到廣泛應用。
5、新一代太陽能電池：石墨烯被寄予厚望的應用實例之一是轉換效率非常高的新一代太陽能電池。展望其今后的應用領域，首先是透明導電膜領域，其次是中間電極等領域。因為石墨烯不僅在代替ITO方面的性能或其柔性較高，而且只有石墨烯透明導電膜才能實現對于太陽能電池來說非常重要的特性。這個特性就是對于包括中遠紅外線在內的所有紅外線的高透明性。盡管紅外線占據了相當一部分的太陽輻射能量，但現有的大部分太陽能電池都無法把紅外線作為能量源來有效利用。這是因為除了有效的光電轉換本身不易實現之外，迄今多用于透明電極的ITO和FTO對紅外線的透射率實際上也比較低。
如果只要對于紅外線確保透明性就足夠了的話，材料的開發并不困難。不過，這種材料大多在原理上會面臨導電率大幅降低的問題。石墨烯幾乎是唯一一種能夠避免這種問題的材料。其原因在于石墨烯具有非常高的載流子遷移率。因此，即使載流子密度非常小，也能確保一定的導電率。這種材料是非常罕見的。
最近有些研究機構正在積極進行光電轉換層材料的開發，一些紅外線高效轉換技術也相繼面世。這樣一來，如果可以利用對紅外線透明度也較高的透明導電膜，那么就可期待實現遠遠超過現有太陽能電池的轉換效率。
目前，在這些開發活動中處于領先地位的廠商之一是富士電機控股株式會。該公司目前正在新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的“革新性太陽能發電技術研究開發”項目中，積極開發采用石墨烯的太陽能電池用透明導電膜。
不過，富士電機事實上已經放棄了迄今一直在研發的使用氧化石墨烯制作石墨烯片的工藝。時作為替代方法導入了三星公司等也采用的熱CVD法。［散戶之友、收集整理］通過一系列自主改進得到的2層石墨烯片的“導電率將高達ITO的幾倍，并且能夠確保90％的光透射率等，已經達到能夠充分滿足性能指標的水平”。
有待解決的課題是量產性問題。“我們希望再能降低CVD法的工藝度。同時需要確立該方法中所使用的銅的再利用工藝。另外，還需要確認與太陽能電池半導體層的相容性等”。
6、其它應用：石墨烯還可以應用于晶體管、觸摸屏、基因測序等領域，同時有望幫助物理學家在量子物理學研究領域取得新突破。中國科研人員發現細菌的細胞在石墨烯上無法生長，而人類細胞卻不會受損。利用這一點石墨烯可以用來做繃帶，食品包裝甚至抗菌T恤；用石墨烯做的光電化學電池可以取代基于金屬的有機發光二極管，因石墨烯還可以取代燈具的傳統金屬石墨電極，使之更易于回收。這種物質不僅可以用來開發制造出紙片般薄的超輕型飛機材料、制造出超堅韌的防彈衣，甚至能讓科學家夢寐以求的2.3萬英里長太空電梯成為現實。
石墨烯這一目前世界上最薄的物質首先讓凝聚態物理學家們驚喜不已。由于碳原子間的作用力很強，因此即使經過多次的剝離，石墨烯的晶體結構依然相當完整，這就保證了電子能在石墨烯平面上暢通無阻的遷移，其遷移速率為傳統半導體硅材料的數十至上百倍。這一優勢使得石墨烯很有可能取代硅成為下一代超高頻率晶體管的基礎材料而廣泛應用于高性能集成電路和新型納米電子器件中。目前科學家們已經研制出了石墨烯晶體管的原型，并且樂觀地預計不久就會出現全由石墨烯構成的全碳電路并廣泛應用于人們的常生活中。
石墨烯還具有超高的強度，碳原子間的強大作用力使其成為目前已知的力學強度最高的材料，并有可能作為添加劑廣泛應用于新型高強度復合材料之中。［散戶之友。收集整理］石墨烯良好的導電性及其對光的高透過性又讓它在透明導電薄膜的應用中獨具優勢，而這類薄膜在液晶顯示以及太陽能電池等領域至關重要。另外，石墨烯在高靈敏度傳感器和高性能儲能器件方面也已經展示出誘人的應用前景。可以說，石墨烯的出現不僅給科學家們提供了一個充滿魅力與無限可能的研究對象，更讓我們對其充滿了期待，也許在不久的將來，石墨烯就會為我們搭建起更加便捷與美好的生活。
總之，石墨烯幾乎完全透明，卻極為致密，即使原子尺寸最小的氦氣也無法穿透。這些性狀可由量子物理學加以解釋。石墨烯與塑料混合，可望形成導體，用于輸送電子，同時具備更強的機械性能和耐熱性能。石墨烯與塑料復合，可以憑借韌性，創制“新型超強材料”，兼具超薄、超柔和超輕特性。在特定領域內，如電子行業，石墨烯適合制作透明觸摸屏、透光板和太陽能電池。如用于制造晶體管集成電路，石墨烯可望超越硅晶體，突破現有物理極限，使電腦運行速度更快、能耗降低。