黑龍江石墨烯是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面二維材料，其厚度約為0.335納米，大約20萬片疊加在一起才相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的厚度。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，石墨烯由碳原子以sp2雜化軌道組成六角形蜂窩狀結(jié)構(gòu)。這種材料在理論上可以被看作是單個碳六圓環(huán)在無限大的二維平面上的自我復(fù)制。

石墨烯具有許多優(yōu)異的特性，包括強(qiáng)度極高，被認(rèn)為是目前人類已知的強(qiáng)度z高的物質(zhì)。同時，它還具有優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能。盡管石墨烯在客觀上是存在的，但由于其單原子層的二維結(jié)構(gòu)被認(rèn)為會因自身的熱擾動而不能在自然界中穩(wěn)定存在，因此很長時間內(nèi)都沒有引起人們的關(guān)注。直到2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功地從石墨中分離出石墨烯，證實了它可以單獨存在，并因此共同獲得了2010年的諾貝爾物理學(xué)獎。

石墨烯的制造方法主要包括氧化還原法、化學(xué)氣相沉積法、微機(jī)械剝離法和外延生長法，其中化學(xué)氣相沉淀法和氧化還原法是目前大規(guī)模制備石墨烯的主要方法。

石墨烯的應(yīng)用前景廣闊，它在材料科學(xué)、電子學(xué)、能源等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價值。例如，石墨烯因其出色的導(dǎo)電性能，在電子器件和電池技術(shù)中具有潛在的應(yīng)用價值；同時，由于其高強(qiáng)度和優(yōu)良的機(jī)械性能，石墨烯也在復(fù)合材料領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。

石墨烯和石墨都是碳的同素異形體，但它們之間存在顯著的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)差異。

從結(jié)構(gòu)上來看，石墨是由多層平面堆疊而成的三維物質(zhì)，每一層石墨分子像書頁一樣堆疊，而石墨烯則是碳原子呈單層排列的二維物質(zhì)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）認(rèn)定，當(dāng)層數(shù)少于或等于十層時，可以稱之為石墨烯，否則，就應(yīng)該叫做石墨。實際上，可以把石墨烯看作是剝離出的單層石墨，或者理解為，把單層石墨片壘起來，壘到足夠厚就可以得到石墨。

其次，這兩種材料的物理化學(xué)性質(zhì)也大相徑庭。石墨是一種導(dǎo)電體，屬于z軟的礦物之一，常被用于鉛筆芯、耐火材料、導(dǎo)電材料、潤滑材料、碳素制造、防輻射材料等多個領(lǐng)域。而石墨烯具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、高透明度等特性，被認(rèn)為是自然界中發(fā)現(xiàn)的z薄、強(qiáng)度z大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能z強(qiáng)的一種新型納米材料，因此被稱為“黑金”和“新材料之王”。

此外，由于石墨中的單層石墨分子上下表面都與碳原子組成連接成鍵，而石墨烯上下表面都暴露在空氣中，其電子傳輸特性以及力學(xué)性質(zhì)等會受到很大影響，從而表現(xiàn)出許多石墨不具有的性質(zhì)。

總的來說，石墨烯和石墨在結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)特性上均存在顯著差異，這些差異使得它們在應(yīng)用領(lǐng)域上也有所不同。石墨烯因其獨特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，在電子器件、電池技術(shù)、復(fù)合材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，而石墨則因其導(dǎo)電性和軟度等特性在多個工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。