石墨烯作为一种由单层碳原子组成的二维材料，因其独特的结构和优异的物理化学性质，在多个领域展现出革命性的应用潜力。以下是石墨烯的主要作用及具体应用场景：电子与半导体领域超高速晶体管：石墨烯的电子迁移率是硅的100倍以上，可用于制造高频、低功耗的晶体管，推动未来5G/6G通信和量子计算发展。柔性显示屏：其高透明度和导电性使其成为可折叠屏幕、透明触控面板的理想材料，如三星、华为已展示石墨烯基柔性屏原型。透明导电膜：替代传统氧化铟锡（ITO），用于太阳能电池、LED灯和触摸屏，降低成本并提高柔韧性。

能源存储与转换超级电容器：石墨烯的比表面积大（2630 m²/g），可实现快速充放电，能量密度是传统电容器的10-100倍，适用于电动汽车快速充电和电网储能。锂离子电池：作为负极材料或导电添加剂，可提升电池容量（如华为石墨烯电池技术）和循环寿命，减少充电时间。太阳能电池：作为透明电极或光吸收层，提高光电转换效率，降低成本（如钙钛矿太阳能电池中石墨烯的应用）。

材料科学高强度复合材料：石墨烯的拉伸强度达130 GPa（是钢的100倍），与塑料、金属复合后，可制造轻量化、高强度的航空航天部件和汽车零部件。防腐涂料：单层石墨烯可隔绝氧气和水分子，用于船舶、桥梁的防腐涂层，延长使用寿命。导热材料：热导率高达5300 W/m·K，可用于散热片、热界面材料，解决电子设备过热问题（如华为手机散热技术）。