2011年，美国佐治亚理工学院学者首先报道了垂直排列官能化多层石墨烯三维立体结构在热界面材料中的应用及其超高等效热导率和超低界面热阻。

　　车体材料

　　这是目前科研人员正在研究的方向，通过添加石墨烯材料而制成的环氧树脂（或PET）超强复合材料，可作为车体材料，使汽车在强度不变甚至更高的基础上，重量大幅减轻，从而提高车辆行程。

　　电池材料

　　按照一定比例及方法在电池中添加石墨烯相关材料，可使电池电量提高。目前相关研究可使锂硫电池提高10-20个百分点。

　　超级电容器

　　由于石墨烯具有特高的表面面积对质量比例，石墨烯可以用于超级电容器的导电电极。科学家认为这种超级电容器的储存能量密度会大于现有的电容器。

　　海水淡化

　　研究表明，石墨烯过滤器可能大幅度胜过其他的海水淡化技术。

　　石墨烯生物器件

　　由于石墨烯的可修改化学功能、大接触面积、原子尺寸厚度、分子闸极结构等等特色，应用于细菌侦测与诊断器件，石墨烯是个很优良的选择。