På grund av de starka bindningarna och det obrutna mönstret mellan kolatomerna anses grafen vara det starkaste materialet för närvarande. Eftersom laddningsbärare i grafen har liten effektiv massa; har de attraktiva elektriska och termiska egenskaper med avseende på elektroniska apparater. De elektriska egenskaperna omfattar optisk transparens, hög strömförande förmåga och hög laddningsrörlighet eller -hastighet. De termiska egenskaperna omfattar hög värmeledningsförmåga och hög mekanisk styrka. Grafen leder elektricitet med elektroner som rör sig betydligt snabbare än kisel med färre avbrott. Det är också en utmärkt värmeledare och är ledande oberoende av den rådande temperaturen. Grafens tvådimensionella struktur förbättrar den elektrostatik som krävs för transistorer. I vikt räknat är grafen starkare än stål.
Mekanisk exfoliering från bulkgrafit och grafitering av epitaxiellt odlade SiC-kristaller är de två huvudsakliga tillverkningstekniker som används för grafen. Den första metoden innebär att den skiktade grafitskiktet skalas av och är enkel till sin natur och kan producera enstaka lager av grafen. Den andra metoden innebär att SiC-kristaller utsätts för temperaturer över 2 350° F (1 300° C) vilket resulterar i förångning av mindre hårt hållna kiselatomer från ytan.
Grafen övervägs i en mängd olika tillämpningar och inom olika områden. Grafen används för att öka kapaciteten och laddningshastigheten i batterier. Det kan också bidra till att indirekt öka batteriernas livslängd. Grafen anpassas till många nuvarande och planerade tillämpningar för kolnanorör. Eftersom det krävs mindre ljusenergi för att elektroner ska kunna förflytta sig mellan lagren undersöks grafen för användning i solceller. Man överväger också att använda det i teknik som transistorer och genomskinliga skärmar.