超級電容器的原理，是用兩層以極小的間隔隔開的電極，泡在電解液中。這個間隔允許電離子穿過，但卻不允許電子通過，所以當“充電”時，電離子會向陰極和陽極游動，同時產生電容效應，吸引電子集中在陰極。這時候電極的選擇就非常地重要，因為這個電極要能有符合電容效應需求的性質，同時還要能盡量加大表面積，讓它的表面能附著更多的電子，達成更大的電容量。
這就是石墨烯登場的地方了。石墨烯是碳原子的一種特別排列方式，由單層的碳原子排成由六角環(huán)所組成的蜂窩狀平面結構。它有許多非常特別的物理特性，不僅電阻小（比銅、銀都低）、透光率高，而且機械強度大，結構不容易損壞。它導電優(yōu)良的特性以及多孔的結構，正好符合超級電容的需求，是發(fā)展超級電容技術的重要材料。
▲ 石墨烯是單層的碳原子排成由六角環(huán)所組成的蜂窩狀平面結構。（Source：wikipedia）
國防部中山科學研究院（中科院）化學所的防蝕化學組計劃主持人王金鵬和其團隊，目前就致力于穩(wěn)定生產石墨烯的制程，為未來的應用鋪路。首先，天然的石墨經強酸處理后，會形成氧化石墨，在石墨的結構平面上，產生環(huán)氧官能基。當這些環(huán)氧官能基曝露在高溫環(huán)境下（約攝氏 1,100 度）時，會分解出二氧化碳，充斥在石墨層間，這些二氧化碳氣體累積所產生的壓力，就可以從石墨表面剝離出極薄的石墨層，做各種應用。
除了前面提到的超級電容外，石墨烯作為鋰電池的負極，和透明的導電膜應用也成為研究的課題，雖然現階段都還停留在應用方式與制備階段，但在可預見的未來，它將成為各產業(yè)發(fā)展重要的推動力。