2011年，美國佐治亞理工學院學者首先報道了垂直排列官能化多層石墨烯三維立體結構在熱界面材料中的應用及其超高等效熱導率和超低界面熱阻。

　　車體材料

　　這是目前科研人員正在研究的方向，通過添加石墨烯材料而制成的環氧樹脂（或PET）超強復合材料，可作為車體材料，使汽車在強度不變甚至更高的基礎上，重量大幅減輕，從而提高車輛行程。

　　電池材料

　　按照一定比例及方法在電池中添加石墨烯相關材料，可使電池電量提高。目前相關研究可使鋰硫電池提高10-20個百分點。

　　超級電容器

　　由于石墨烯具有特高的表面面積對質量比例，石墨烯可以用于超級電容器的導電電極。科學家認為這種超級電容器的儲存能量密度會大于現有的電容器。

　　海水淡化

　　研究表明，石墨烯過濾器可能大幅度勝過其他的海水淡化技術。

　　石墨烯生物器件

　　由于石墨烯的可修改化學功能、大接觸面積、原子尺寸厚度、分子閘極結構等等特色，應用于細菌偵測與診斷器件，石墨烯是個很優良的選擇。