Dzięki silnym wiązaniom i nieprzerwanemu wzorcowi pomiędzy atomami węgla, grafen jest uważany za najmocniejszy obecnie materiał. Ponieważ nośniki ładunku w grafenie mają małą masę efektywną, posiadają one atrakcyjne właściwości elektryczne i termiczne w odniesieniu do urządzeń elektronicznych. Właściwości elektryczne obejmują przezroczystość optyczną, wysoką zdolność przewodzenia prądu i wysoką ruchliwość lub prędkość nośników. Właściwości termiczne obejmują wysoką przewodność cieplną i wysoką wytrzymałość mechaniczną. Grafen przewodzi prąd elektryczny, a elektrony poruszają się znacznie szybciej niż w krzemie, z mniejszą ilością przerw. Jest również doskonałym przewodnikiem ciepła i przewodzi je niezależnie od panującej temperatury. Dwuwymiarowa struktura grafenu poprawia elektrostatykę wymaganą w tranzystorach. Wagowo, grafen jest mocniejszy od stali.
Mechaniczne złuszczanie z luźnego grafitu i grafityzacja epitaksjalnie wyhodowanych kryształów SiC to dwie główne techniki wytwarzania grafenu. Pierwsza metoda polega na złuszczaniu warstw grafitu, jest prosta w swojej naturze i umożliwia otrzymanie pojedynczych warstw grafenu. Druga metoda polega na wystawieniu kryształów SiC na działanie temperatury powyżej 2350° F (1300° C), co powoduje odparowanie mniej ciasno trzymanych atomów krzemu z powierzchni.
Grafen jest rozważany w wielu zastosowaniach i w różnych dziedzinach. Grafen jest używany do zwiększania pojemności i szybkości ładowania baterii. Może on również pomóc w pośrednim zwiększeniu żywotności akumulatorów. Grafen jest adaptowany do wielu obecnych i planowanych zastosowań nanorurek węglowych. Ponieważ do poruszania się elektronów pomiędzy warstwami potrzebna jest mniejsza ilość energii świetlnej, grafen jest badany pod kątem zastosowania w ogniwach słonecznych. Jest on również rozważany do zastosowania w takich technologiach jak tranzystory i przezroczyste ekrany.