跟著批量化生產以及大尺寸等難題的逐漸打破，石墨烯的產業化運用腳步正在加快，根據已有的研討成果，最先實現商業化運用的范疇可能會是移動設備、航空航天、新能源電池范疇。 

基礎研討
石墨烯對物理學基礎研討有著特別意義，它使得一些此前只能在理論上進行證明的量子效應能夠經過試驗經行驗證。在二維的石墨烯中，電子的質量仿佛是不存在的，這種性質使石墨烯成為了一種稀有的可用于研討相對論量子力學的凝聚態物質——因為無質量的粒子必須以光速運動，從而必須用相對論量子力學來描繪，這為理論物理學家們供給了一個嶄新的研討方向：一些本來需要在巨型粒子加快器中進行的試驗，現在能夠在小型試驗室內用石墨烯進行。

石墨烯還具有所謂的量子霍爾效應。零能隙的半導體首要是單層石墨烯，這種電子結構會嚴重影響到氣體分子在其外表上的效果。單層石墨烯較體相石墨外表反響活性增強的功能是由石墨烯的氫化反響和氧化反響結果顯示出來的，說明石墨烯的電子結構能夠調變其外表的活性。別的，石墨烯的電子結構能夠經過氣體分子吸附的誘導而發作相應的改動，其不但對載流子的濃度進行改動，一起能夠摻雜不同的石墨烯。傳感器石墨烯能夠做成化學傳感器，這個過程首要是經過石墨烯的表紅外光束激起等離子體石墨烯傳感器示意圖面吸附功能來完結的，依據部分學者的研討可知，石墨烯化學探測器的靈敏度能夠與單分子檢測的極限相比擬。 石墨烯共同的二維結構使它對周圍的環境非常敏感。 石墨烯是電化學生物傳感器的抱負資料，石墨烯制成的傳感器在醫學上檢測多巴胺、葡萄糖等具有杰出的靈敏性。

晶體管
石墨烯能夠用來制作晶體管，因為石墨烯結構的高度穩定性，這種晶體管在挨近單個原子的尺度上仍然能穩定地作業。相比之下，現在以硅為資料的晶體管在10納米左右的尺度上就會失去穩定性；石墨烯中電子對外場的反響速度超快這一特色，又使得由它制成的晶體管能夠到達極高的作業頻率。例如IBM公司在2010年2月就已宣告將石墨烯晶體管的作業頻率進步到了100GHz，超越同等尺度的硅晶體管。
 
柔性顯示屏
消費電子展上可曲折屏幕備受矚目，成為未來移動設備顯示屏的發柔性顯示屏展趨勢。柔性顯示未來商場寬廣，作為基礎資料的石墨烯遠景也被看好。韓國研討人員初次制作出了又多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性通明顯示屏。韓國三星公司和成均館大學的研討人員在一個63厘米寬的柔性通明玻璃纖維聚酯板上，制作出了一塊電視機巨細的純石墨烯。他們表明，這是迄今為止“塊頭”最大的石墨烯塊。隨后，他們用該石墨烯塊制作出了一塊柔性觸摸屏。研討人員表明，從理論上來講，人們能夠卷起智能手機，然后像鉛筆相同將其別在而后。

新能源電池
新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要范疇。美國麻省理工學院已石墨烯基超級電容器結構與不同電壓下的石墨烯理論能量密度成功研制出外表附有石墨烯納米涂層的柔性光伏電池板，可極大降低制作通明可變形太陽能電池的本錢，這種電池有可能在夜視鏡、相機等小型數碼設備中運用。別的，石墨烯超級電池的成功研發，也解決了新能源轎車電池的容量不足以及充電時間長的問題，極大加快了新能源電池產業的開展。這一系列的研討成果為石墨烯在新能源電池行業的運用鋪就了路途。石墨烯過濾器比其他海水淡化技術要運用的多。水環境中的氧化石墨烯薄膜與水密切接觸后，可形成約0.9納米寬的通道，小于這一尺寸的離子或分子能夠快速經過。經過機械手法進一步壓縮石墨烯薄膜中的毛細通道尺寸，控制孔徑巨細，能高效過濾海水中的鹽分。儲氫資料石墨烯具有質量輕、高化學穩定性和高比外表積等長處，使之成為儲氫資料的最佳候選者。
航空航天因為高導電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工范疇的運用優勢也是極為突出的。2014年，美國NASA開宣布運用于航天范疇的石墨烯傳感器，就能很好的對地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結構性缺陷等進行檢測。而石墨烯在超輕型飛機資料等潛在運用上也將發揮更重要的效果。

感光元件 
以石墨烯作為感光元件材質的新型感光元件，可望透過特別結構，讓感光能力比現有CMOS或CCD進步上千倍，而且損耗的能源也僅需本來10%。可運用在監視器與衛星成像范疇中，能夠運用于照相機、智能手機等。復合資料根據石墨烯的復合資料是石墨烯運用范疇中的重要研討方向復合資料， 其在能量貯存、液晶器件、電子器件、生物資料、傳感資料和催化劑載體等范疇展示出了優良功能， 具有寬廣的運用遠景。現在石墨烯復合資料的研討首要會集在石墨烯聚合物復合資料和石墨烯基無機納米復合資料上，而跟著對石墨烯研討的深入， 石墨烯增強體在塊體金屬基復合資料中的運用也越來越受到人們的重視。 石墨烯制成的多功能聚合物復合資料、高強度多孔陶瓷資料，增強了復合資料的許多特別功能

生物
石墨烯被用來加快人類骨髓間充質干細胞的成骨分解 ，一起也被用來制作碳化硅上外延石墨烯的生物傳感器。一起石墨烯能夠作為一個神經
接口電極，而不會改動或破壞功能，如信號強度或疤痕安排的形成。因為具有柔韌性、生物相容性和導電性等特性，石墨烯電極在體內比鎢或硅電極穩定得多。石墨烯氧化物對于按捺大腸桿菌的生長十分有用，而且不會傷害到人體細胞。