石墨烯是二维碳纳米材料。石墨烯（Graphene）是某种由碳原子以sp²杂化轨道组合成六角型呈蜜蜂窝晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具备出色的光学、电学、力学特点，在材料类、微纳精加工、能源、生物医学和药物传递等方面具备至关重要的应用前景，被认定是某种未来革命性的材料。


英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械分离法成功的从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得二零一零年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械分离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。
事实上石墨烯本来就存在于大自然，只不过难以分离出单层结构。石墨烯一层一层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨至少包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅1层石墨烯。