二維石墨烯具有卓越的光、電、熱和力學等性能，在眾多傳統產業和戰略性新興產業中有巨大的應用前景，被譽為下一代關鍵基礎材料。然而，石墨烯產業化及應用的瓶頸性問題是如何高效率、規模化、低成本和環境友好地制備高質量石墨烯產品。
石墨烯是本世紀重點發展的新興戰略材料之一，具有結構穩定、導電性高、韌度高、強度高、比表面積超大等優異的物理化學性質(表1)，可以大幅度提高復合材料的性能，實現復合材料在航天、軍工、半導體以及新一代顯示器等多個傳統領域和戰略性新興產業領域的重要應用，被譽為下一代關鍵基礎材料。
世界各國高度重視并皆將石墨烯提高到空前高度，投入大量人力、物力和財力搶占這一戰略高地。歐盟委員會將石墨烯列為僅有的兩個“未來新興技術旗艦項目”之一。美國也將石墨烯視為同3D 打印技術同等重要的支撐未來科技發展的戰略性產業。中國也在《新材料產業“十二五”發展規劃》中明確提出積極開發石墨烯材料。
面向應用的石墨烯制備方法
微機械剝離法
Geim 等利用氧等離子束先在高定向熱解石墨表面刻蝕出寬20 μm～2 mm、深5 μm 的微槽，用光刻膠將其粘到玻璃襯底上進行焙燒，再用透明膠反復地從石墨上剝離出石墨薄片，放入丙酮溶液中超聲振蕩，再將單晶硅片放入丙酮溶劑中，由于范德華力或毛細管力，單層石墨烯會吸附在硅片上，從而成功地制備出單層的石墨烯。
該方法直接從石墨上剝離出少層或者單層石墨烯，簡單易行，不需要苛刻的實驗條件，得到的石墨烯保持著完美的晶體結構，缺陷少，質量高。缺點是石墨烯的生產效率極低，僅限于實驗室的基礎研究。
外延生長法
該方法以單晶6H-SiC 為原料，利用氫氣刻蝕處理后，再在高真空下通過電子轟擊加熱，除去氧化物。用俄歇電子能譜確定樣品表面的氧化物被完全移除后， 在超低真空(1.333×10？8 Pa)、高溫(1200～1450℃)條件下，恒溫1～20 min，熱分解去除其中的Si，在單晶(0001)面上分解出厚度受溫度控制的石墨烯片。
該方法制備的石墨烯電導率較高，適用于對電性能要求較高的電子器件。主要缺點是該方法會產生難以控制的缺陷以及多晶疇結構，很難獲得長程有序結構，難以制備大面積厚度單一的石墨烯。此外，制備條件苛刻、成本高，要在高壓、真空條件下進行，分離難度大。
