石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
石墨烯用途广泛，现在被证实可用于生产机械硬盘(HDD)。这项技术可能带来超高密度磁性数据存储技术的进步：单位平方英寸数据存储量可以从目前的1Tb提高到10Tb。权威机构预计，未来五年我国石墨烯产业将以67.9%的年复合增长率持续增长，2023年有望突破3700亿元。
石墨烯旗舰计划合作伙伴英国剑桥大学、瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)等机构和美国阿贡国家实验室的研究人员共同合作，证明石墨烯可用于生产机械硬盘(HDD)。这项技术可能带来超高密度磁性数据存储技术的进步：单位平方英寸数据存储量可以从目前的1Tb提高到10Tb。权威机构预计，未来五年我国石墨烯产业将以67.9%的年复合增长率持续增长，2023年有望突破3700亿元。相关概念股有沃特股份、中国宝安等。
硬盘包含两个主要部件：盘片和磁头。数据是通过磁头写在盘片上的，磁头在盘片旋转时在上面移动。磁头和盘片之间的空间不断缩小，以实现更高的密度。目前，碳基外涂层(COCs)——用于保护盘片免受机械损伤和腐蚀的层——占据了这个空间的很大一部分。自1990年以来，机械硬盘的数据密度已经翻了两番，外涂层的厚度从12.5纳米减少到约3纳米，数据密度可以达到1Tb/in2。然而，要想在数据存储方面有明显的改善，达到10Tb/in2的密度，就必须使COCs的厚度小于1nm。
由于目前的涂层在2纳米以下就失去了大部分吸引人的特性，研究人员用1至4层石墨烯取代了它们，并测试了涂层的摩擦、磨损、腐蚀、热稳定性和润滑剂兼容性。除了无与伦比的薄度，石墨烯还满足了硬盘外涂层的所有理想特性：防腐蚀、低摩擦、耐磨损、硬度、润滑剂兼容性和表面光滑度。研究人员验证了石墨烯能够使摩擦力减少两倍，并且比最先进的COC涂层更耐腐蚀和磨损。单层石墨烯可减少2.5倍的腐蚀，多层石墨烯显示出优异的性能，磨损率降低了三个数量级。
1-4层石墨烯是通过化学气相沉积(CVD)生长出来的，并被转移到目前硬盘技术中使用的Co-alloy硬盘基材上。石墨烯旗舰项目的研究人员还将石墨烯转移到由铁铂合金(FePt)制成的硬盘上作为磁记录层，以测试热辅助磁记录(HAMR)--一种新的磁存储技术，通过将记录层加热到高温，使其存储密度比目前的要高很多。目前的COC不能经受住HAMR的高温，但稳定性测试证实，石墨烯可以经受住类似HAMR的条件，而不会发生退化。因此，基于石墨烯的外涂层与创新技术结合使用，如HAMR和比特图案化磁记录(BPM)--一种将磁介质图案化为小柱子的方法，可实现高面积密度--预计将超过目前的HDD，提供前所未有的10Tb/in2或更高的数据密度。
石墨烯此前首先被寄予厚望的应用是柔性电子学领域。电子产品中广泛使用的透明导电涂层，对材料的要求是极低的面电阻和极高的透光率，这正是石墨烯的优势所在，石墨烯材料的面电阻可以低至～30 Ω/□，透光率高达 97.7% ，同时还有非常好的力学弹性和化学稳定性，因此被认为是目前主流使用的铟锡氧化物(ITO)的潜在替代品。石墨烯在光子学器件上也可以大有作为，比如石墨烯光电探测器目前就是其中的一个研究热点。相比于传统的半导体光电探测器只能探测有限的波宽，石墨烯的探测波宽更宽，从紫外到红外都可以。此外，石墨烯可操作带宽也很高，使得它可以用于高速信息传输。
根据石墨烯的宏观形态，可以大致分为粉体和薄膜两类。石墨烯粉体是指纳米及微米尺寸的石墨烯片(graphene nanoflake)无序聚集体，主要通过液相剥离法、氧化还原法等方法制备。石墨烯薄膜是在特定基底表面生长的，或生长形成后被转移到其他基底上的连续石墨烯材料，微观上因为制备工艺的局限性可能局部不连续(称为缺陷)，宏观上尺寸可达到厘米甚至米量级，主要通过化学气相沉积法、机械剥离法等方法制备。相比于石墨烯粉体，薄膜的优势是连续性和厚度均一性，也更能表征出石墨烯优越的物理化学性能。
大批量、低成本的生产高质量的石墨烯材料是实现石墨烯应用产业化的前提条件。目前，石墨烯的制备可以大致被归纳为两类技术路径，一类是自上而下的方法，即从石墨本身获得石墨烯(又称为石墨路径)，一类是自下而上的方法，从含碳化合物制备石墨烯(又称为碳原子路径)。
石墨烯的产业化正在快速发展，然而亟需关键技术突破以及产业政策正确引导。一方面，市场上现存石墨烯产品质量不理想，高品质的石墨烯制备难度高、工艺亟待突破，另一方面，全国多个省市出现了石墨烯产业发展浪潮，石墨烯的产能在快速增长，甚至出现了产业发展过热的情况，亟需顶层政策正确引导。欲了解更多石墨烯行业发展分析，可点击中研普华《2021-2026年版石墨烯产品入市调查研究报告》
