Điện trở thấp
Ở nhiệt độ phòng, mỗi lớp phân tử Graphene có độ linh động electron lên đến 15.000 cm²/V·s, cao hơn rất nhiều so với Silicon – vật liệu bán dẫn chủ đạo hiện nay, vốn chỉ đạt khoảng 1.400 cm²/V·s. Ở điều kiện thường, điện trở của graphene vào khoảng 10⁻⁶ Ω·cm, thấp hơn cả đồng và bạc, và cũng là giá trị thấp nhất trong số các vật liệu được biết đến.
Nhờ cấu trúc mạng tinh thể cực kỳ ổn định, Graphene sở hữu khả năng dẫn điện vượt trội. Khi các electron chuyển động trong mạng tinh thể Graphene, chúng hầu như không bị tán xạ bởi các các lỗ hỏng trên mạng tinh thể. Ở nhiệt độ phòng, lực liên kết giữa các nguyên tử trong Graphene rất mạnh, khiến các yếu tố gây nhiễu ảnh hưởng lên chuyển động của electron là cực kỳ nhỏ.
Với những đặc tính ưu việt này, Graphene được xem là ứng viên lý tưởng cho thế hệ linh kiện và chip điện tử siêu mỏng với hiệu suất dẫn điện vượt trội tiếp theo – một mục tiêu hoàn toàn có thể đạt được trong tương lai gần.
Mô đun đàn hồi Young
Hiện nay, Graphene là vật liệu có độ bền cơ học cao nhất được biết đến. Trong cấu trúc Graphene, liên kết C-C chỉ dài khoảng 1,42 Å. Khi Graphene chịu tác dụng của ngoại lực, mặt phẳng các nguyên tử carbon sẽ biến dạng thông qua chuyển động uốn cong để thích nghi với lực tác động, giúp các nguyên tử carbon không cần tái sắp xếp và từ đó duy trì được sự ổn định của cấu trúc.
Nhờ mạng tinh thể bền vững như vậy, Graphene có độ cứng cao hơn cả kim cương, độ bền kéo gấp hơn 100 lần so với thép, đồng thời vẫn giữ được tính dẻo và khả năng uốn cong rất tốt.
Khả năng dẫn nhiệt vượt trội
Graphene sở hữu khả năng dẫn nhiệt cực kỳ cao. Kết quả phân tích bằng quang phổ Raman cho thấy, dưới điều kiện sử dụng nguồn laser có năng lượng tương đối thấp, sự dịch chuyển đỏ (red shift) của đỉnh G trong phổ Raman có mối quan hệ tuyến tính với nhiệt độ mẫu Graphene. Từ đó, hệ số dẫn nhiệt đo được ở nhiệt độ phòng nằm trong khoảng 4.84×10³ đến 5.30×10³ W/m·K.
Với hiệu suất dẫn nhiệt vượt trội như vậy, Graphene trở thành vật liệu đầy tiềm năng cho việc phát triển các thiết bị điện tử thế hệ mới, nơi yêu cầu khả năng tản nhiệt nhanh và hiệu quả cao.
Hiệu suất quang học tốtGraphene có đặc tính quang học cực kỳ tốt. Khi quan sát một lớp Graphene, vật liệu này cực kỳ mỏng và có độ truyền sáng rất cao — lên tới 97,7% (tương ứng mức hấp thụ ánh sáng πα ≈ 2,3%).
Nhờ mức độ truyền sáng lớn, ánh sáng đi qua Graphene sẽ tạo ra hiện tượng khúc xạ và giao thoa. Bằng cách phân tích sự khác biệt về độ tương phản dưới kính hiển vi quang học, người ta có thể xác định số lớp Graphene trên mẫu một cách trực quan và hiệu quả.