Elettronica: Per creare transistor e altri dispositivi elettronici avanzati.
Medicina: Per la creazione di sistemi di rilascio controllato di farmaci e per la diagnostica.
Energia: Per migliorare le batterie e i sistemi di stoccaggio dell'energia.
Materiali: Per la produzione di materiali compositi più resistenti e leggeri.
Trattamento delle acque: Sfruttando la sua impermeabilità per la desalinizzazione dell'acqua di mare.

Metodi di Produzione

Esfoliazione meccanica
L'esfoliazione meccanica della grafite consiste nell'applicazione di una forza alla superficie di cristalli di grafite altamente orientata per staccare e dispiegarne gli strati cristallini fino a ottenere il singolo strato.

Esfoliazione in fase liquida
Il metodo si basa sull'utilizzo delle forze di pressione che si generano all'interno di un liquido. Grafite in polvere è mescolata a un solvente dotato delle opportune qualità fisiche come viscosità, tensione superficiale, ecc. (tipicamente 1-metil-2-pirrolidone) o in una miscela di acqua e surfattante. La sospensione è quindi sottoposta a miscelazione attraverso onde ultrasoniche, o mixer ad alta forza di taglio, o mulino a biglie, ecc.

Riduzione dell'ossido di grafene (RGO)
Finora gli sforzi sono stati diretti soprattutto verso l'esfoliazione dell'ossido di grafite e successiva riduzione a grafene. L'ossido di grafite è un materiale avente la stessa struttura lamellare della grafite nel quale però alcuni atomi di carbonio presentano legami con ossigeno sotto forma di ossidrili (-OH) o di carbonili (C=O) o più raramente di carbossili, e in cui la distanza tra gli strati di grafene aumenta a causa dell'ingombro dell'ossigeno.

Metodo chimico
Il grafene si ricava in laboratorio dalla grafite. I cristalli di grafite sono trattati con una soluzione fortemente acida a base di acido solforico e nitrico e poi ossidati ed esfoliati fino a ottenere cerchi di grafene con gruppi carbossilici ai bordi.

Altri metodi
Crescita epitassiale su carburo di silicio
Crescita epitassiale su substrati metallici

Recentemente si è affermato un metodo di produzione basato sull’ablazione da parte di un laser commerciale su un substrato di Poliimmide (Nastro Kapton).
La tecnica è conosciuta come LIG (Laser Induced Graphene).