Díky silným vazbám a nepřerušovanému vzoru mezi atomy uhlíku je grafen považován za nejpevnější materiál současnosti. Protože nosiče náboje v grafenu mají malou efektivní hmotnost; mají atraktivní elektrické a tepelné vlastnosti s ohledem na elektronická zařízení. Mezi elektrické vlastnosti patří optická průhlednost, vysoká schopnost přenášet proud a vysoká pohyblivost nebo rychlost nosičů. Tepelné vlastnosti zahrnují vysokou tepelnou vodivost a vysokou mechanickou pevnost. Grafen vede elektrický proud s elektrony pohybujícími se výrazně rychleji než křemík s menším počtem přerušení. Je také vynikajícím vodičem tepla a je vodivý nezávisle na přítomné teplotě. Dvourozměrná struktura grafenu zlepšuje elektrostatiku potřebnou pro tranzistory. Hmotnostně je grafen pevnější než ocel.
Mechanická exfoliace z objemového grafitu a grafitizace epitaxně vypěstovaných krystalů SiC jsou dvě hlavní techniky výroby grafenu. První metoda zahrnuje odlupování vrstev grafitu, je ve své podstatě jednoduchá a dokáže vytvořit jednotlivé vrstvy grafenu. Druhá metoda zahrnuje vystavení krystalů SiC teplotám nad 2 350° F (1 300° C), což vede k odpaření méně pevně držených atomů křemíku z povrchu.
O grafenu se uvažuje v různých aplikacích a v různých oblastech. Grafen se používá ke zvýšení kapacity a rychlosti nabíjení baterií. Může také nepřímo pomoci při zvyšování životnosti baterií. Grafen se přizpůsobuje mnoha současným i plánovaným aplikacím uhlíkových nanotrubiček. Protože k pohybu elektronů mezi vrstvami je zapotřebí méně světelné energie, zkoumá se využití grafenu v solárních článcích. Uvažuje se také o jeho využití v technologiích, jako jsou tranzistory a průhledné obrazovky.